Мяч массой 0,2 кг ударяется о гладкую стенку по углом 30° к ней и отскакивает с той же скоростью. Определить среднюю силу, действующую на мяч со стороны стенки, если скорость мяча 12 м/с, а продолжительность удара 2·10–2 с. Ответ 120Н

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи воспользуемся законом сохранения импульса, согласно которому изменение импульса равно импульсу внешних сил, действующих на систему.

Импульс до удара равен импульсу после удара
mv = mv
где m - масса мяча, v - скорость мяча до удара, v' - скорость мяча после удара.

Так как мяч отскакивает с той же скоростью, мы можем записать
mv = mv' (1)

Сила, действующая на мяч со стороны стенки, равняется изменению импульса мяча
FΔt = m(v' - v
F(210^-2) = 0.2*(v' - v) (2)

Теперь найдем скорость мяча после удара. Поскольку угол удара равен 30 градусам, вертикальная составляющая скорости сохраняется, а горизонтальная составляющая скорости меняется
v_x = vcos(30°
v_y = vsin(30°
v'_y = -v_y

Скорость мяча после удара будет равна
v' = sqrt(v_x^2 + v'_y^2) = sqrt((vcos(30°))^2 + (-vsin(30°))^2) = sqrt(v^2) = v

Подставим найденную скорость в уравнение (2)
F(210^-2) = 0.2(v - v
F(210^-2) = 0.2(0
F = 0 Н

Таким образом, средняя сила, действующая на мяч со стороны стенки равна 0 Н. Это может быть связано с тем, что при ударе используется идеализированная модель гладкой стенки.