Тема . Динамика. Импульс. Закон сохранения импульса

.01 Банк ФИПИ

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела динамика. импульс. закон сохранения импульса
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#52762

Конькобежец массой 60 кг, стоя на коньках на льду, бросает вперёд в горизонтальном направлении предмет массой 1 кг и откатывается назад на 40 см. Коэффициент трения коньков о лёд 0,02. Найдите скорость, с которой был брошен предмет.

Источники: Банк ФИПИ | Камзеева 2024

Показать ответ и решение

PIC

Система "конькобежец + предмет"изолирована в горизонтальном направлении во время броска, так как:
Время броска очень мало, поэтому сила трения не успевает изменить импульс системы за этот момент.
Вертикальные силы (сила тяжести и нормальная реакция) компенсируют друг друга и не влияют на горизонтальное движение.
Запишем закон сохранения импульса в проекции на горизонтальную ось

0= M ⃗v2+m ⃗v2,

где M  – масса человека, v
 2  – его скорость после броска, m  – масса предмета, v
 1  – его скорость после броска.
Спроецируем на горизонтальную ось

                 M
Mv2 = mv2 ⇒ v2 = v1-m .

Движение конькобежца по льду можно описать вторым законом Ньютона:

F⃗тр+ N⃗+ M ⃗g = M ⃗a,

где Fтр  – сила трения скольжения, a  – его ускорение, N  - сила реакции опоры.
Спроецировав на вертикальную ось получим:

N =Mg

По закону Амонтона-Кулона:

Fтр = μN

Тогда сила трения скольжения равна:

Fтр = μMg,

где μ  – коэффициент трения скольжения.
Тогда, спроецировав второй закон Ньютона на горизонтальную ось

μMg = Ma  ⇒ a= μg.

То есть движение конькобежца равнозамедленное. Расстояние, которое пройдёт конькобежец равно:

    v2   v2
S = 22a = 2μ2g.

Отсюда выразим начальную скорость

v2 = ∘2μgS.

И подставив в первое уравнение

v1 = M-∘2μgS-= 60 кг∘2-⋅0,02⋅10 Н/-кг⋅0,4-м= 24 м/с
     m         1 кг
Ответ:

    M- √-----
v1 = m  2μgS =24 м/с.

Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Представлено полное правильное решение, включающее следующие

3

элементы:

1) верно записано краткое условие задачи;

2) записаны уравнения и формулы, применение которых

необходимо и достаточно для решения задачи выбранным

спосбом (в данном решении: второй закон Ньютона, закон сохранения импульса, формула импульса, формула силы трения скольжения, формула пути при равноускоренном движении)

Правильно записаны необходимые формулы, проведены

2

вычисления и получен ответ (верный или неверный), но допущена

ошибка в записи краткого условия или переводе единиц в СИ

ИЛИ

Представлено правильное решение только в общем виде, без каких-

либо числовых расчётов

ИЛИ

Записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо

и достаточно для решения задачи выбранным способом, но

в математических преобразованиях или вычислениях допущена

ошибка

Записано и использовано не менее половины исходных формул,

1

необходимых для решения задачи

ИЛИ

Записаны все исходные формулы, но в одной из них допущена

ошибка

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!