Question

Задача физика студ. (80 баллов!) На железнодорожной станции движущийся вагон массой 60 т ударяется в неподвижный вагон массой 30 т. При этом срабатывает автосцепка, и вагоны начинают вкатываться на сортировочную горку. На какую высоту поднимутся вагоны, если скорость первого вагона до удара была равна 4 м/с? Силой сопротивления движению пренебречь. (!) Не копируйте ответ решения из интернета пож-та, необходимо понятно расписать!!!

Answer 1

Решение на фото.

1) Из ЗСИ нашли скорость после сцепки.

2) Из ЗСЭ нашли высоту подъема.

Можно просто

h=(V²-Vo²)/(-2g)

h=Vo²/(2g).

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать законы сохранения механической энергии и импульса.

1. По закону сохранения импульса, сумма импульсов вагонов до и после столкновения должна оставаться постоянной:

m1 * v1 = (m1 + m2) * v, где m1 - масса первого вагона (60 тонн = 60000 кг), v1 - скорость первого вагона до столкновения (4 м/с), m2 - масса второго вагона (30 тонн = 30000 кг), v - скорость вагонов после столкновения.

Мы знаем m1, v1 и m2, и мы хотим найти v.

2. Далее, используя закон сохранения механической энергии, мы можем найти, на какую высоту поднимутся вагоны на сортировочной горке. Поскольку сила сопротивления движению пренебрегается, энергия сохраняется.

Энергия до столкновения (кинетическая энергия) равна энергии после столкновения (потенциальная энергия на высоте h).

Кинетическая энергия до столкновения: E1 = 0.5 * m1 * v1^2

Потенциальная энергия после столкновения: E2 = (m1 + m2) * g * h, где g - ускорение свободного падения (приближенно 9.8 м/с^2).

Теперь мы можем приравнять эти две энергии:

0.5 * m1 * v1^2 = (m1 + m2) * g * h

Подставим известные значения:

0.5 * 60000 кг * (4 м/с)^2 = (60000 кг + 30000 кг) * 9.8 м/с^2 * h

Решая уравнение относительно h:

960000 кг * (16 м^2/с^2) = 90000 кг * 9.8 м/с^2 * h

15360000 кгм^2/с^2 = 882000 кгм/с^2 * h

h = 15360000 кгм^2/с^2 / (882000 кгм/с^2)

h ≈ 17.41 метра

Итак, вагоны поднимутся на примерно 17.41 метра на сортировочной горке после столкновения.