Какова скорость тележки после отражения шарика?

Для ответа на этот вопрос, давайте рассмотрим некоторые основные физические принципы, связанные с движением тележки и шарика.

Когда шарик сталкивается с тележкой и отскакивает от нее, происходит обмен импульсом. Импульс - это величина, связанная с движением объекта и равная произведению его массы на скорость.

Обозначим массу шарика как \(m_1\) и его начальную скорость как \(v_1\). Массу тележки обозначим как \(m_2\), а скорость тележки до столкновения как \(v_2\).

При столкновении и отражении шарика от тележки, импульс шарика изменяется на противоположный, поэтому \(m_1 \cdot v_1 = -m_1 \cdot v_f\) (где \(v_f\) - конечная скорость шарика после столкновения).

Импульс тележки также изменяется, поэтому имеем \(m_2 \cdot v_2 = m_2 \cdot v_f\) (где \(v_f\) - конечная скорость тележки после столкновения).

Теперь мы можем решить эту систему уравнений относительно \(v_f\). Сначала выразим \(v_2\) через \(v_f\) из второго уравнения: \(v_2 = \frac{{m_2 \cdot v_f}}{{m_2}} = v_f\).

Подставим это значение в первое уравнение: \(m_1 \cdot v_1 = -m_1 \cdot v_f\). Разделим обе части на \(m_1\): \(v_1 = -v_f\).

Итак, мы получаем, что скорость тележки после отражения шарика будет равна противоположной начальной скорости шарика.

Обоснование данного ответа основано на законах сохранения импульса при столкновении и принципе действия и противодействия, согласно которым суммарный импульс системы (шарик + тележка) должен оставаться постоянным, при условии отсутствия внешних сил.

Надеюсь, это разъяснение помогло вам понять, почему скорость тележки после отражения шарика будет равна противоположной начальной скорости шарика. Если у вас остались вопросы или вам нужно дополнительное объяснение, пожалуйста, не стесняйтесь задать их. Я всегда готов помочь вам в школьных вопросах!