Для решения данной задачи необходимо воспользоваться законом сохранения импульса и формулами кинематики.
- Дано:
- Масса мяча, $$m = 200 ext{ г} = 0.2 ext{ кг}$$.
- Начальная скорость (перед ударом), $$v_1 = 5 rac{ ext{м}}{\text{с}}$$.
- Высота, на которую подпрыгнул мяч, $$h = 80 ext{ см} = 0.8 ext{ м}$$.
- Найти: Модуль изменения импульса шарика при ударе, $$|\Delta p|$$.
- Решение:
-
Определим скорость мяча сразу после удара, $$v_2$$. Используем формулу для высоты подъема тела, брошенного вертикально вверх: $$h = \frac{v_2^2}{2g}$$, где $$g$$ – ускорение свободного падения (примем $$g = 9.8 rac{ ext{м}}{\text{с}^2}$$).
Выразим $$v_2$$: $$v_2 = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 9.8 rac{\text{м}}{\text{с}^2} \cdot 0.8 ext{ м}} = \sqrt{15.68} rac{\text{м}}{\text{с}} \approx 3.96 rac{\text{м}}{\text{с}}$$.
Перевод решения:
Определите скорость мяча сразу после удара, $$v_2$$. Используйте формулу для высоты подъема тела, брошенного вертикально вверх: $$h = \frac{v_2^2}{2g}$$, где $$g$$ – ускорение свободного падения (примем $$g = 9.8 rac{\text{м}}{\text{с}^2}$$).
Выразим $$v_2$$: $$v_2 = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 9.8 rac{\text{м}}{\text{с}^2} \cdot 0.8 ext{ м}} = \sqrt{15.68} rac{\text{м}}{\text{с}} \approx 3.96 rac{\text{м}}{\text{с}}$$.
-
Импульс тела определяется как $$p = mv$$. Изменение импульса при ударе равно разности импульсов после и до удара: $$|\Delta p| = |mv_2 - (-mv_1)| = m|v_2 + v_1|$$.
Знак «минус» перед $$mv_1$$ учитывает, что скорость направлена вниз, а после удара – вверх.
Перевод решения:
Импульс тела определяется как $$p = mv$$. Изменение импульса при ударе равно разности импульсов после и до удара: $$|\Delta p| = |mv_2 - (-mv_1)| = m|v_2 + v_1|$$.
Знак «минус» перед $$mv_1$$ учитывает, что скорость направлена вниз, а после удара – вверх.
-
Подставим значения: $$|\Delta p| = 0.2 ext{ кг} \cdot |3.96 rac{\text{м}}{\text{с}} + 5 rac{\text{м}}{\text{с}}| = 0.2 ext{ кг} \cdot 8.96 rac{\text{м}}{\text{с}} = 1.792 ext{ кг} \cdot \frac{\text{м}}{\text{с}}$$.
Перевод решения:
Подставим значения: $$|\Delta p| = 0.2 ext{ кг} \cdot |3.96 rac{\text{м}}{\text{с}} + 5 rac{\text{м}}{\text{с}}| = 0.2 ext{ кг} \cdot 8.96 rac{\text{м}}{\text{с}} = 1.792 ext{ кг} \cdot \frac{\text{м}}{\text{с}}$$.
- Округлим до десятых: $$|\Delta p| \approx 1.8 ext{ кг} \cdot \frac{\text{м}}{\text{с}}$$.
Ответ: 1.8