Якою буде швидкість візка, якщо під час руху його навантажують вертикально зверху контейнером масою

Якою буде швидкість візка, якщо під час руху його навантажують вертикально зверху контейнером масою 240 кг?
Лунный_Шаман

Лунный_Шаман

Для решения данной задачи нам потребуется использовать принципы механики и законы сохранения импульса.

По условию, во время движения вагона на него вертикально сверху навешивается контейнер массой \(m_{\text{к}}\). Это означает, что на вагон действует сила тяжести контейнера, равная произведению массы контейнера на ускорение свободного падения \(g\).

Когда контейнер навешивается на вагон, возникает система двух тел: вагон и контейнер. Масса системы будет равна сумме масс вагона и контейнера.

В соответствии с законом сохранения импульса, суммарный горизонтальный импульс системы до и после навешивания контейнера должен оставаться неизменным.

Перед навешиванием контейнера на вагон, вагон двигался со скоростью \(v_{\text{д}}\). Поэтому количество движения вагона до навешивания контейнера равно \(P_{\text{д}} = m_{\text{д}}v_{\text{д}}\), где \(m_{\text{д}}\) - масса вагона.

После навешивания контейнера, вагон продолжает двигаться с некоторой скоростью \(v_{\text{в}}\). А контейнер начнет совместное движение с вагоном.

Так как система вагон-контейнер является замкнутой, то суммарный горизонтальный импульс системы до и после навешивания контейнера сохраняется:

\[P_{\text{д}} = P"_{\text{к}} + P"_{\text{в}}\],

где \(P"_{\text{к}}\) - импульс контейнера после навешивания и \(P"_{\text{в}}\) - импульс вагона после навешивания. Используя определение импульса \(P = mv\), где \(m\) - масса тела, а \(v\) - его скорость, получаем:

\[m_{\text{д}}v_{\text{д}} = m_{\text{к}}v"_{\text{к}} + (m_{\text{д}} + m_{\text{к}})v"_{\text{в}}\].

Исходя из условия, что перед навешиванием контейнера, вагон двигался с постоянной скоростью, \(v_{\text{д}} = v"_{\text{в}}\), можно упростить выражение:

\[m_{\text{д}}v_{\text{д}} = m_{\text{к}}v"_{\text{к}} + (m_{\text{д}} + m_{\text{к}})v_{\text{д}}\].

\[m_{\text{д}}v_{\text{д}} = m_{\text{к}}v"_{\text{к}} + m_{\text{д}}v_{\text{д}} + m_{\text{к}}v_{\text{д}}\].

\[0 = m_{\text{к}}v"_{\text{к}} + m_{\text{к}}v_{\text{д}}\].

\[v"_{\text{к}} = -v_{\text{д}}\].

Таким образом, скорость контейнера после навешивания равна скорости вагона, но с противоположным направлением.

Итак, в ответе можно сказать, что скорость вагона не изменится и будет равной \(v_{\text{д}}\), а скорость контейнера после навешивания будет равна \(-v_{\text{д}}\).

Ответ: Скорость вагона будет равна \(v_{\text{д}}\).
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello