Для решения первой задачи воспользуемся законом сохранения импульса. Импульс системы до взрыва должен быть равен импульсу системы после взрыва, если внешние силы на систему не действуют.
1) Пусть ( m_1 = 0.6 \, \text{кг} ) и ( m_2 = 0.4 \, \text{кг} ), скорость первого осколка ( v_1 = 25 \, \text{м/с} ), а начальная скорость гранаты ( v_0 = 10 \, \text{м/с} ). Найдем скорость второго осколка ( v_2 ).
Импульс системы до взрыва:
[ p_0 = (m_1 + m_2) v_0 = (0.6 + 0.4) \times 10 = 10 \, \text{кг м/с} ]
Импульс системы после взрыва:
[ p = m_1 v_1 + m_2 v_2 ]
По закону сохранения импульса:
[ p_0 = p ]
[ 10 = 0.6 \times 25 + 0.4 \times v_2 ]
[ 10 = 15 + 0.4 v_2 ]
[ 0.4 v_2 = 10 - 15 ]
[ 0.4 v_2 = -5 ]
[ v_2 = -5 / 0.4 = -12.5 \, \text{м/с} ]
Итак, скорость меньшего осколка ( v_2 = -12.5 \, \text{м/с} ).
2) Для нахождения импульса и ускорения тела через 5 секунд после начала отсчета времени, найдем сначала скорость и ускорение из данного уравнения движения ( x = 6 + 3t^2 - 2t^3 ).
Найдем производную уравнения по времени, чтобы получить выражение для скорости ( v(t) ):
[ v(t) = \frac{dx}{dt} = 6t - 6t^2 ]
Подставляем ( t = 5 \, с ):
[ v(5) = 6 \times 5 - 6 \times 25 = 30 - 150 = -120 \, \text{м/с} ]
Теперь найдем вторую производную для ускорения ( a(t) ):
[ a(t) = \frac{dv}{dt} = 6 - 12t ]
Подставляем ( t = 5 \, с ):
[ a(5) = 6 - 12 \times 5 = 6 - 60 = -54 \, \text{м/с}^2 ]
Импульс тела:
[ p = m \times v ]
[ p = 0.01 \, \text{кг} \times (-120) \, \text{м/с} = -1.2 \, \text{кг м/с} ]
Итак:
- Импульс тела через 5 секунд после начала отсчета времени равен ( -1.2 \, \text{кг м/с} ).
- Ускорение тела через 5 секунд после начала отсчета времени равно ( -54 \, \text{м/с}^2 ).