Пусть масса мальчика m1, масса лодки m2, начальная скорость мальчика v1, конечная v1' = 1 м/с, начальная скорость лодки v2, конечная - v2' Тогда по условию v2 = 0. Нужно найти v2'.
Сначала нарисуем рисунок. На нём я покажу направление всех скоростей.
Мы знаем, что по закону сохранения импульса сумма импульсов системы тел(в данном случаи мальчика и лодки) до взаимодействия равна сумме импульсов системы тел после взаимодействия. Запишем импульс мальчика и лодки до взаимодействия:
p = (m1+m2)v1, так как вначале мальчик и ложка представляли собой единое тело с общей массой m1 + m2 и единой скоростью. Назову её v, тогда
p = (m1 + m2)v
Сумма импульсов после взаимодействия:
p' = m1v1' + m2v2'
По закону сохранения импульса:
p = p'
(m1 + m2)v = m1v1' + m2v2'
Спроецируем данное уравнение на ось x согласно рисунку:
0 = m1v1' - m2v2'
Начальный импульс равен 0, так как лодка, а значит и мальчик изначально находились в покое.
Из этого уравнения выразим v2' - искомую величину.
m2v2' = m1v1'
v2' = m1v1' / m2
v2' = 50 * 1 / 100 = 50/100 = 0.5 м/c
уравнение равноускоренного движения:
x(t) = x₀ + V₀ * t + (a * t²) / 2
начальная скорость и начальное положение тела равны 0, следовательно x(t) = (a * t²) / 2
чтобы найти ускорение решим уравнение:
x(5с) - x(4с) = 0.9м
(a * (5с)²) / 2 - (a * (4с)²) / 2 = 0.9м
a * 25с² - a * 16с² = 1.8м
a * 9c² = 1.8м
a = 1.8м / 9c² = 0.2м/с²
с известным ускорением найдем перемещение тела за 7-ю секунду:
x(7с) - x(6с) = (a * (7с)²) / 2 - (a * (6с)²) / 2 = (a / 2) * ((7с)² - (6с)²) = 0.1м/с² * 13c² = 1.3м
ответ: 130см.
