Задачи › Импульс, закон сохранения импульса

Человек на плоту

  1. Человек на плоту

    «Надежда энергетики» 2019/20, 10 кл.
    5/10

    На краю неподвижного плота массой \(M = 600\) кг стоит человек массой \(m = 60\) кг. Плот плавает в озере. Человек прошел по плоту расстояние \(l = 6{,}2\) м. Плот за время движения человека переместился относительно берега на расстояние \(x = 20\) см. Сила сопротивления воды прямо пропорциональна скорости плота: \(F_c = \alpha V\). Найдите скорость движения человека относительно берега, если \(\alpha = 300\) Н\(\cdot\)с/м. Человек двигался прямолинейно и равномерно.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Какую систему удобно рассмотреть — человека и плот вместе? Чему равен импульс силы сопротивления за всё время движения, если выразить его через перемещение плота?

    Ответ

    \(1{,}5\) м/с.

    Решение

    В системе отсчёта, связанной с берегом, пусть \(t\) — время движения человека. Импульс силы сопротивления за это время равен \[\int_0^t \alpha V\,dt = \alpha x.\] Относительно берега человек смещается на \(l - x\), а плот на \(x\) в противоположную сторону. Поэтому \[\alpha x = m\frac{l - x}{t} - M\frac{x}{t}\quad\Rightarrow\quad t = \frac{m(l - x) - Mx}{\alpha x} = \frac{60\cdot(6{,}2 - 0{,}2) - 600\cdot 0{,}2}{300\cdot 0{,}2} = 4~\text{с}.\] Тогда скорость плота относительно берега \(V = \dfrac{x}{t} = 0{,}05\) м/с, а скорость человека относительно плота \(v = \dfrac{l}{t} = 1{,}55\) м/с. По закону сложения скоростей скорость человека относительно берега равна \(v - V = 1{,}5\) м/с.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи