Вопрос школьника
Конькобежец, стоя на льду, бросил вперед гирю массой m1=5 кг и вследствие отдачи покатился назад со скоростью v2=1 м/с. Масса конькобежца m2=60 кг. Определить работу A, совершенную конькобежцем при бросании гири
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать законы сохранения импульса и энергии.
Согласно закону сохранения импульса, сумма импульсов системы до и после бросания гири должна быть равна. Так как конькобежец находился в покое до бросания гири, то его импульс равен нулю. После бросания гири он начал двигаться со скоростью v2, поэтому его импульс равен m2v2. Импульс гири также равен m1v1, где v1 — скорость гири после бросания. Таким образом, сумма импульсов равна:
m2v2 + m1v1 = 0
Отсюда можно выразить скорость гири:
v1 = -m2v2 / m1 = -60 * 1 / 5 = -12 м/с
Согласно закону сохранения энергии, полная механическая энергия системы до и после бросания гири должна быть равна. До бросания гири система находилась в покое, поэтому ее полная механическая энергия равна нулю. После бросания гири система начала двигаться со скоростью v2, поэтому ее полная механическая энергия равна:
E = (m2 + m1) * v2^2 / 2
Подставляя числовые значения, получаем:
E = (60 + 5) * 1^2 / 2 = 32,5 Дж
Таким образом, работа, совершенная конькобежцем при бросании гири, равна изменению полной механической энергии системы:
A = E — 0 = 32,5 Дж
Ответ: работа, совершенная конькобежцем при бросании гири, равна 32,5 Дж.
