Молотом массой 5 кг забивают костыль в железнодорожную шпалу. Скорость молота в момент удара равна 4 м.с., а костыль при ударе входит в шпалу на 1,2 см. Определить среднюю силу удара молота в момент удара и продолжительность удара.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения средней силы удара необходимо использовать закон сохранения импульса. Поскольку система является замкнутой, импульс до удара равен импульсу после удара:

m1 v1 = m2 v2,

где m1 и v1 - масса и скорость молота до удара, m2 и v2 - масса и скорость молота после удара.

Подставим известные значения:

5 кг 4 м/с = 5 кг v2
20 кг м/c = 5 кг v2
v2 = 20 м/c.

Теперь можно определить силу удара:

F = ∆p / ∆t,

где ∆p - изменение импульса, а ∆t - время удара.

Из закона сохранения механической энергии можно выразить изменение импульса как:

∆p = m * ∆v,

где m = 5 кг, ∆v = 20 м/c - 4 м/c = 16 м/c.

∆p = 5 кг 16 м/c = 80 кг м/c.

Далее, чтобы определить продолжительность удара, необходимо использовать закон сохранения энергии упругого удара:

∆p = F * ∆t,

где F - средняя сила удара.

∆t = ∆p / F
∆t = 80 кг * м/c / F.

Подставим известное значение силы удара:

∆t = 80 кг м/c / F = 80 кг м/c / (∆p / F)
∆t = 80 кг м/c F / ∆p
∆t = 80 кг м/c 80 кг м/c / 80 кг м/c
∆t = 80 с.

Таким образом, средняя сила удара молота составляет 80 кг * м/c, продолжительность удара равна 0,08 с.