Ένα ψάρι 5 κιλών που κολυμπούν με ταχύτητα 1 ms καταπτινεύει ένα απουσιάζει προς αυτό 4 το μεγαλύτερο μετά το μεσημεριανό;

Αυτό το πρόβλημα φαίνεται να λείπει μερικές πληροφορίες. Εδώ γιατί και πώς να το προσεγγίσετε:

Τι λείπει

* Η μάζα του απουσία πουλιού: Πρέπει να γνωρίζουμε πόσο ζυγίζει το πουλί για να υπολογίσει τη συνολική μάζα αφού το τρώει τα ψάρια.

* Η αρχική ταχύτητα του πουλιού: Πρέπει να γνωρίζουμε την ταχύτητα του πουλιού πριν καταναλωθεί για να καθορίσουμε πώς αλλάζει η ταχύτητα του ψαριού.

Κατανόηση των εννοιών

* Διατήρηση της ορμής: Σε ένα κλειστό σύστημα, η συνολική ορμή πριν από μια σύγκρουση ισούται με τη συνολική ορμή μετά τη σύγκρουση. Η ορμή υπολογίζεται ως ταχύτητα μάζας (P =MV).

Πώς να λύσετε (με υποθέσεις)

Ας υποθέσουμε τα εξής:

* μάζα του πουλιού (m b ): Ας πούμε ότι το πουλί ζυγίζει 1 κιλά.

* Αρχική ταχύτητα του πουλιού (v b ): Ας υποθέσουμε ότι το πουλί ήταν ακίνητο (v b =0 m/s).

Υπολογισμοί

1. Αρχική ορμή των ψαριών:

* p ψάρια =m ψάρια * V ψάρια =5 kg * 1 m/s =5 kg m/s

2. Αρχική ορμή του πουλιού:

* P Bird =m Bird * V Bird =1 kg * 0 m/s =0 kg m/s

3. Συνολική αρχική ορμή:

* P Αρχική =p ψάρια + p Bird =5 kg m/s + 0 kg m/s =5 kg m/s

4. Συνολική μάζα αφού το ψάρι τρώει το πουλί:

* m Σύνολο =m ψάρια + M Bird =5 kg + 1 kg =6 kg

5. Τελική ταχύτητα του συνδυασμένου ψαριού/πουλιών:

* P Αρχική =p τελικό

* 5 kg m/s =(6 kg) * v τελικό

* v τελικό =5 kg m/s/6 kg =0,83 m/s (περίπου)

Ως εκ τούτου, αν υποτεθεί ότι το πουλί έχει μάζα 1 kg και ήταν αρχικά ακίνητη, ο μεγαλύτερος συνδυασμός ψαριών/πουλιών θα είχε ταχύτητα περίπου 0,83 m/s αφού το ψάρι τρώει το πουλί.

Σημαντική σημείωση: Αυτός ο υπολογισμός υποθέτει ότι τα ψάρια και τα πουλιά κινούνται μαζί ως ένα αντικείμενο μετά την κατάποση του πουλιού. Στην πραγματικότητα, τα ψάρια μπορεί να χρειαστούν χρόνο για να αφομοιώσουν το πουλί και η κίνηση θα μπορούσε να είναι πιο περίπλοκη.