В деревянный брусок массой Μ = 1 кг, лежащий на длинном столе, попадает пуля массой m = 10 г и застревает в бруске. Скорость пули vп = 500 м/с, причём она направлена вдоль стола. Коэффициент трения между бруском и столом μ = 0,5.
а) Запишите уравнение, выражающее сохранение суммарного импульса бруска и пули при их взаимодействии. Модуль скорости бруска с пулей сразу после попадания пули в брусок обозначьте v.
б) Выразите модуль ускорения бруска а при его движении по столу через заданные в описании условия величины.
в) Выразите путь l, пройденный бруском до остановки, через заданные в описании условия величины, и найдите его численное значение.
от

1 Ответ

Дано:
- масса бруска M = 1 кг,
- масса пули m = 10 г = 0.01 кг,
- скорость пули vп = 500 м/с,
- коэффициент трения между бруском и столом μ = 0.5.

Найти:
а) уравнение сохранения суммарного импульса,
б) модуль ускорения бруска a при его движении по столу,
в) путь l, пройденный бруском до остановки, и его численное значение.

Решение:

а) Запишем уравнение для сохранения суммарного импульса:

m * vп = (M + m) * v,

где v - скорость бруска с пулей сразу после попадания пули в брусок.

б) Найдем модуль ускорения бруска a. Сила трения Fт, действующая на брусок с пулей, равна:

Fт = μ * (M + m) * g,

где g = 9.81 м/с² (ускорение свободного падения).

Ускорение bруска определяется с помощью второго закона Ньютона:

a = Fт / (M + m).

Таким образом:

a = (μ * (M + m) * g) / (M + m),
a = μ * g.

Теперь подставим значения:

a = 0.5 * 9.81,
a = 4.905 м/с².

в) Теперь найдем путь l, пройденный бруском до остановки. Используем уравнение движения:

v² = v0² + 2 * a * l,

где v = 0 (конечная скорость), v0 = v (начальная скорость) и a = -a (так как ускорение направлено против движения).

Подставим выражение для пути:

0 = v² - 2 * a * l
=> l = v² / (2 * a).

Сначала найдем v из уравнения импульса:

0.01 * 500 = (1 + 0.01) * v,
5 = 1.01 * v,
v = 5 / 1.01 ≈ 4.95 м/с.

Теперь подставим в формулу для пути:

l = (4.95)² / (2 * 4.905),
l = 24.5025 / 9.81,
l ≈ 2.5 м.

Ответ: путь, пройденный бруском до остановки, равен  2.5 м.
от