Question

Человек массой 60 кг прыгнул на берег из неподвижной лодки на воде со скоростью 4 м/с. С какой скоростью станет двигаться по воде лодка после прыжка человека, если масса лодки 40кг?

Answer 1

Дано:          

m(ч)=60 кг

m(л)=40 кг  

V=0              

V(ч)₁=4 м/с  

-------------------

V(л)₁-?

Задачу можно решить 2-мя способами, через третий закон Ньютона и  через импульсы.

1 способ(импульсы):

p=(m(ч) + m(л))*V

p=m(ч)*V(ч)₁ + m(л)*V(л)₁

Если равны левые части, то можно и приравнять правые:

(m(ч) + m(л))*V =m(ч)*V(ч)₁ + m(л)*V(л)₁

Поскольку V=0, то уравнение будет виду:

m(ч)*V(ч)₁ + m(л)*V(л)₁ = 0

m(л)*V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁

V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁ / m(л)  - минуса не пугаемся - это всего лишь направление.

Подставляем числа :

V(л)₁ = -60*4 / 40

V(л)₁ = -6 (м/с)

2 способ(3 закон Ньютона):

Запишем 3 закон Ньютона:

F(л) = -F(ч)

m(л)*a(л) = -m(ч)*a(ч)

$a = \frac{V_{1}-V}{t}$

m(л)*(V(л)₁-V)/t = -m(ч)*(V(ч)₁-V)/t

Сокращаем время:

m(л)*(V(л)₁-V) = -m(ч)*(V(ч)₁-V)

Открываем скобки учитывая, что V=0

m(л)*V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁

V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁/m(л)

Подставляем числа :

V(л)₁ = -60*4 / 40

V(л)₁ = -6 (м/с)

Ответ: 6 м/с.