Номер 438, страница 67 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Авторы: Марон А. Е., Марон Е. А., Позойский С. В.
Тип: Сборник вопросов и задач
Издательство: Просвещение
Год издания: 2022 - 2025
Цвет обложки: белый на синем фоне изображена телебашня
ISBN: 978-5-09-087199-0
Популярные ГДЗ в 9 классе
Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Законы движения и взаимодействия тел - номер 438, страница 67.
№438 (с. 67)
Условие. №438 (с. 67)
скриншот условия

► 438. В книге Э. Распе «Приключения барона Мюнхгаузена» написано: «Обе пушки грянули в один и тот же миг. Случилось то, чего я ожидал: в намеченной мною точке два ядра — наше и неприятельское — столкнулись с ужасающей силой, и неприятельское ядро полетело назад к испанцам... Наше ядро тоже не доставило им удовольствия...» Возможно ли описанное здесь явление, если бы при соударении ядра не разорвались?
Решение. №438 (с. 67)
Да, описанное явление возможно с точки зрения законов физики, если предположить, что столкновение ядер было центральным (лобовым) и упругим или частично упругим.
Рассмотрим эту ситуацию, используя закон сохранения импульса.
Дано:
$m_1$ - масса нашего ядра
$\vec{v_1}$ - скорость нашего ядра до столкновения
$m_2$ - масса неприятельского ядра
$\vec{v_2}$ - скорость неприятельского ядра до столкновения
Найти:
Выяснить, возможно ли, что после столкновения оба ядра полетят в обратные стороны.
Решение:
Систему из двух ядер можно считать замкнутой, так как время взаимодействия очень мало, и внешними силами (силой тяжести и сопротивлением воздуха) за это время можно пренебречь. Для замкнутой системы выполняется закон сохранения импульса: суммарный импульс системы до взаимодействия равен суммарному импульсу системы после взаимодействия.
$m_1 \vec{v_1} + m_2 \vec{v_2} = m_1 \vec{v_1'} + m_2 \vec{v_2'}$
где $\vec{v_1'}$ и $\vec{v_2'}$ — скорости ядер после столкновения.
Для простоты рассмотрим идеальный случай, который наиболее ярко демонстрирует это явление. Предположим, что:
- Столкновение центральное (лобовое).
- Массы ядер одинаковы: $m_1 = m_2 = m$.
- Модули скоростей ядер до столкновения равны: $|\vec{v_1}| = |\vec{v_2}| = v$.
Направим ось ОХ вдоль направления полета нашего ядра. Тогда проекции скоростей на эту ось до столкновения будут:
$v_{1x} = v$
$v_{2x} = -v$
Найдем суммарный импульс системы до столкновения в проекции на ось ОХ:
$p_x = m_1 v_{1x} + m_2 v_{2x} = m v + m (-v) = 0$
Согласно закону сохранения импульса, суммарный импульс системы после столкновения также должен быть равен нулю:
$p_x' = m_1 v_{1x}' + m_2 v_{2x}' = m v_{1x}' + m v_{2x}' = 0$
Из этого уравнения следует, что $v_{1x}' = -v_{2x}'$. Это означает, что после столкновения ядра разлетятся в противоположные стороны с одинаковыми по модулю скоростями.
Если столкновение было абсолютно упругим (кинетическая энергия системы сохранилась), то ядра обменяются скоростями. Скорость нашего ядра после столкновения станет $v_{1x}' = -v$, а неприятельского — $v_{2x}' = v$. То есть, оба ядра полетят назад к тем, кто их выпустил, с той же скоростью, с которой они летели до столкновения.
Если же столкновение было неупругим (часть кинетической энергии перешла в тепло), то ядра все равно разлетятся в противоположные стороны, но их скорости будут по модулю меньше, чем до столкновения. Главное условие — чтобы ядра не "слиплись" (что соответствует абсолютно неупругому удару, при котором они бы остановились в точке столкновения, так как суммарный импульс равен нулю).
Таким образом, описанная бароном Мюнхгаузеном ситуация, когда оба ядра после столкновения полетели назад, физически абсолютно возможна.
Ответ: Да, описанное явление возможно. Это следует из закона сохранения импульса при центральном столкновении двух тел. В идеальном случае (одинаковые массы и скорости, упругий удар) ядра разлетятся в обратные стороны с первоначальными скоростями.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 9 класс, для упражнения номер 438 расположенного на странице 67 к сборнику вопросов и задач 2022 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №438 (с. 67), авторов: Марон (Абрам Евсеевич), Марон (Евгений Абрамович), Позойский (Семён Вениаминович), ФГОС (старый) учебного пособия издательства Просвещение.