РУҚА
21

Решение: Ускорение сцепленных вагонов

ОГЭ · Физика · Задание 21 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИB5C4ACРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

Вагон массой $20\ \text{т}$, движущийся по горизонтальному пути со скоростью $2\ \text{м/с}$, сталкивается с другим вагоном такой же массы, движущимся ему навстречу со скоростью $1\ \text{м/с}$ относительно Земли, и автоматически с ним сцепляется. С каким ускорением будут двигаться вагоны после сцепки, если они пройдут до полной остановки $25\ \text{м}$?

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

Выберем положительное направление совпадающим с направлением движения первого вагона. Тогда скорость второго вагона равна $-1\ \text{м/с}$. По закону сохранения импульса найдём скорость сцепленных вагонов сразу после столкновения.

$$m v_1 + m v_2 = (m + m)u$$
2

Подставим значения скоростей. Масса вагонов сокращается.

$$u = \frac{2 - 1}{2} = 0{,}5\ \text{м/с}$$
3

После сцепки вагоны равнозамедленно движутся до остановки на расстояние $25\ \text{м}$. Используем формулу зависимости скорости от перемещения.

$$v^2 = u^2 + 2as$$

В конечной точке скорость равна нулю, поэтому ускорение направлено противоположно движению.

$$0 = 0{,}5^2 + 2a \cdot 25;\quad a = -\frac{0{,}25}{50} = -0{,}005\ \text{м/с}^2$$
Ответ

Ускорение вагонов равно $-0{,}005\ \text{м/с}^2$ относительно выбранного положительного направления; модуль ускорения — $0{,}005\ \text{м/с}^2$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать скорость второго вагона положительной, хотя он движется навстречу первому.

Не учитывать, что после сцепки масса системы равна $2m$.

Использовать расстояние $25\ \text{м}$ без учёта начальной скорости после столкновения.

Указать только модуль ускорения без пояснения его направления.

Закрепить приёмВ теме «Энергия и импульс» ещё 138 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ОГЭ, 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 139 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.