Человек на плоту
5/10На 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
ПодсказкаКакую 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.
РешениеВ 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.
Похожие задачи
- Тело и незакреплённая горка МОШ 2011/12, 10 кл.
- Горка на столе (C2) ЕГЭ 2013, 11 кл.
- Две частицы под действием одинаковых сил «Шаг в будущее» 2015/16, 10 кл.
- Расстояние по импульсу и энергии МОШ 2016/17, 11 кл.
- Минимальный путь материальной точки Интернет-олимпиада 2016/17, 11 кл.
- Перебрасывание груза между лодками Ведомственная 2016/17, 9 кл.