РУҚА
22

Решение: Удар камня о тележку

ЕГЭ · Физика · Задание 22 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИ434D31Короткий ответ≈ 4 минутыРазбор в 4 шагаОтвет сверен с ключом
Условие

Камень массой $3\ \text{кг}$ падает под углом $\alpha = 60^\circ$ к горизонту в тележку с песком общей массой $15\ \text{кг}$, покоящуюся на горизонтальных рельсах, и застревает в песке (см. рисунок). После падения кинетическая энергия тележки с камнем равна $2{,}25\ \text{Дж}$. Определите скорость камня перед падением в тележку.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

После неупругого столкновения тележка с камнем движется как единое тело массой $15+3=18\ \text{кг}$. Известна его кинетическая энергия, поэтому найдём скорость движения:

$$E_k=\frac{(M+m)V^2}{2},\quad V=\sqrt{\frac{2E_k}{M+m}}=\sqrt{\frac{2\cdot 2{,}25}{18}}=0{,}5\ \text{м/с}$$
2

В горизонтальном направлении внешние силы не сообщают системе импульс, поэтому сохраняется горизонтальная составляющая импульса камня:

$$mv\cos\alpha=(M+m)V$$
3

Подставим значения:

$$3v\cos60^\circ=18\cdot0{,}5$$

Так как $\cos60^\circ=0{,}5$, скорость камня равна:

$$v=\frac{18\cdot0{,}5}{3\cdot0{,}5}=6\ \text{м/с}$$
Ответ
6 м/с
6 м/с
так ответ выглядит в бланке

Где здесь ошибаются

Учитывают полную скорость камня вместо её горизонтальной составляющей.

Используют в законе сохранения импульса массу только тележки или только песка, не добавляя массу камня.

Считают, что кинетическая энергия сохраняется при застревании камня.

Закрепить приёмВ теме «Энергия и импульс» ещё 147 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Энергия и импульс»: в ней 148 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.