Чтобы определить, сдвинется ли ящик с песком, в который попадает пуля, и с какой скоростью он будет двигаться, необходимо использовать закон сохранения импульса. Согласно этому закону, в замкнутой системе (без внешних сил) суммарный импульс до взаимодействия равен суммарному импульсу после взаимодействия.
Дано:
- Масса пули ( m_1 = 10 ) г = 0.01 кг
- Скорость пули ( v_1 = 500 ) м/с
- Масса ящика с песком ( m_2 = 25 ) кг
- Первоначальная скорость ящика ( v_2 = 0 ) м/с
Изначально ящик находится в покое, следовательно, его импульс равен нулю.
Импульс пули до столкновения:
[ p_1 = m_1 \cdot v_1 = 0.01 \, \text{кг} \cdot 500 \, \text{м/с} = 5 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
Импульс системы после того, как пуля застряла в ящике:
[ p_{\text{общий}} = (m_1 + m_2) \cdot v ]
Согласно закону сохранения импульса, импульс до столкновения равен импульсу после столкновения:
[ 5 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = (0.01 \, \text{кг} + 25 \, \text{кг}) \cdot v ]
Решая это уравнение для ( v ), получаем:
[ v = \frac{5 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}}{25.01 \, \text{кг}} \approx 0.2 \, \text{м/с} ]
Таким образом, ящик с песком начнёт двигаться со скоростью примерно 0.2 м/с. Поскольку ящик стоит на льду, трение минимально, что позволяет предположить, что даже такая небольшая скорость может привести к его движению.