Пуля массой m = 9 г летит горизонтально со скоростью v₀ = 500 м/с и попадает в неподвижный брусок массой M = 9 кг, лежащий на гладкой горизонтальной поверхности (то есть трение отсутствует). Пуля застревает в бруске — это абсолютно неупругий удар. Требуется найти скорость бруска с пулей сразу после удара.
Шаг 1. Переведём массу пули в килограммы
Масса дана в граммах, а масса бруска — в килограммах. Приведём к одной системе (СИ):
m = 9 г = 0,009 кг
M = 9 кг
Шаг 2. Определим тип взаимодействия
Поскольку поверхность гладкая, внешние горизонтальные силы отсутствуют (сила тяжести и нормальная реакция компенсируют друг друга по вертикали, а по горизонтали — ничего нет).
Следовательно, импульс системы «пуля + брусок» сохраняется в горизонтальном направлении.
Удар абсолютно неупругий: тела после столкновения движутся вместе с общей скоростью V.
Шаг 3. Запишем закон сохранения импульса
До удара:
- Импульс пули: p₁ = m·v₀
- Импульс бруска: 0 (он покоится)
После удара:
- Общая масса: m + M
- Общая скорость: V
- Импульс системы: (m + M)·V
Закон сохранения импульса:
m·v₀ + 0 = (m + M)·V
Отсюда:
V = (m·v₀) / (m + M)
Шаг 4. Подставим численные значения
m = 0,009 кг
v₀ = 500 м/с
M = 9 кг
Числитель:
m·v₀ = 0,009 · 500 = 4,5 кг·м/с
Знаменатель:
m + M = 0,009 + 9 = 9,009 кг
Тогда:
V = 4,5 / 9,009 ≈ 0,4995 м/с
Округлим: V ≈ 0,5 м/с
(Интересно: поскольку масса бруска в 1000 раз больше массы пули (9 кг / 0,009 кг = 1000), скорость после удара приблизительно равна v₀ / 1001 ≈ 500 / 1001 ≈ 0,4995 м/с — почти 0,5 м/с.)
Ответ:
Скорость бруска с застрявшей пулей после удара — примерно 0,5 м/с
Закон сохранения импульса — один из самых фундаментальных в физике: он работает и при столкновениях автомобилей, и при запуске ракет, и даже при отдаче ружья. А теперь представьте: вы стреляете из пистолета в огромный мешок с песком, и он еле-еле начинает катиться. Пуля летела со скоростью поезда, а мешок отвечает ленивым «ну ладно, подвинусь на полметра». Физика показывает: даже маленькая масса может сдвинуть большую — но очень, очень медленно!