Конькобежец массой 85 кг стоя на коньках на льду, бросает камень массой 5 кг со скоростью 8 м/с под углом 30 градусов к горизонту. Конькобежец после броска приобретает скорость, примерно равную?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Чтобы найти скорость, с которой приобретает скорость конькобежец, нужно применить законы сохранения импульса и момента импульса.

Импульс камня до броска:
p = mv = 5 кг 8 м/с = 40 кг*м/с

Импульс камня после броска разлагается на две составляющие: горизонтальную (p_x) и вертикальную (p_y).

p_x = pcos(30°) = 40 кгм/с cos(30°) = 34.64 кгм/с
p_y = psin(30°) = 40 кгм/с sin(30°) = 20 кгм/с

Так как действуют только горизонтальные силы, то вертикальная составляющая импульса не влияет на движение конькобежца.

По закону сохранения импульса:
mv_к = mv_коньк + p_x

где v_коньк - скорость конькобежца после броска.

85 кг v_к = 85 кг v_коньк + 34.64 кг*м/с

v_коньк = v_к - (34.64 кг*м/с / 85 кг)
v_коньк = 8 м/с - 0.407 кг/с ≈ 7.593 м/с

Таким образом, скорость, с которой приобретает скорость конькобежец, составляет примерно 7.593 м/с.