Question

Гравець в керлінг ковзає з ігровим каменем по льоді зі швидкістю 4 м/с. В деякий момент він акуратро штовхає камінь в напрямку свого руху. Швидкість каменю при цьому зростає до 6 м/с. Маса каменю 20 кг. а гравця 80 кг. Яка швидкість гравця після поштовху?

Answer 1

Для вирішення цього завдання скористаємося законом збереження кількості руху.

Закон збереження кількості руху (також відомий як закон збереження імпульсу) стверджує, що сума кількості руху замкненої системи залишається постійною, якщо на неї не діє зовнішня сила.

У цій системі є два об'єкти: гравець і камінь. Перед поштовхом сума їхніх кількостей руху дорівнює нулю, оскільки вони рухаються разом. Після поштовху сума їхніх кількостей руху також має бути нулем.

Можемо записати цей закон у вигляді рівняння:

(mасса гравця * початкова швидкість гравця) + (масса каменю * початкова швидкість каменю) = (масса гравця * кінцева швидкість гравця) + (масса каменю * кінцева швидкість каменю)

Позначимо початкову швидкість гравця як V1, початкову швидкість каменю як V2, кінцеву швидкість гравця після поштовху як V1', кінцеву швидкість каменю після поштовху як V2', масу гравця як M1 і масу каменю як M2.

Закон збереження кількості руху стверджує, що:

(M1 * V1) + (M2 * V2) = (M1 * V1') + (M2 * V2')

Заміняємо дані відповідно до умови задачі:

M1 = 80 кг (маса гравця) V1 = 4 м/с (початкова швидкість гравця) M2 = 20 кг (маса каменю) V2 = 4 м/с (початкова швидкість каменю) V2' = 6 м/с (кінцева швидкість каменю після поштовху)

Залишається знайти V1', кінцеву швидкість гравця після поштовху.

80 * 4 + 20 * 4 = 80 * V1' + 20 * 6

320 + 80 = 80 * V1' + 120

400 = 80 * V1' + 120

80 * V1' = 400 - 120

80 * V1' = 280

V1' = 280 / 80

V1' = 3.5 м/с

Отже, швидкість гравця після поштовху становить 3.5 м/с.