Вопрос школьника
С какой силой действует молоток массой 500 г на гвоздь во время удара, если скорость молотка перед ударом 2 м/с? Считайте, что удар длился 0,01 с.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу импульса:
p = m * v
где p — импульс, m — масса тела, v — скорость тела.
Импульс — это векторная величина, которая характеризует количество движения тела. В данном случае мы рассматриваем движение молотка, который ударяет по гвоздю. После удара молоток останавливается, а гвоздь начинает двигаться вместе с ним.
Из условия задачи известны масса молотка (m = 0,5 кг), его скорость перед ударом (v = 2 м/с) и время удара (t = 0,01 с). Необходимо найти силу, с которой молоток действует на гвоздь во время удара.
Для этого сначала найдем импульс молотка перед ударом:
p1 = m * v = 0,5 кг * 2 м/с = 1 кг*м/с
Затем найдем импульс молотка после удара. Так как молоток останавливается, то его скорость после удара будет равна нулю:
p2 = m * 0 м/с = 0 кг*м/с
Разность импульсов молотка до и после удара равна импульсу, переданному гвоздю:
Δp = p2 — p1 = -1 кг*м/с
Знак минус означает, что импульс передан гвоздю в противоположном направлении. Так как время удара очень мало, то можно считать, что сила, с которой молоток действует на гвоздь, постоянна в течение всего удара:
F = Δp / t = (-1 кг*м/с) / (0,01 с) = -100 Н
Ответ: сила, с которой молоток действует на гвоздь во время удара, равна 100 Н и направлена вниз (в противоположном направлении движения молотка).
