Чтобы определить направление движения тележек после их сцепления, необходимо воспользоваться законом сохранения импульса. Согласно этому закону, сумма импульсов всех объектов в замкнутой системе до взаимодействия равна сумме импульсов после взаимодействия, если отсутствуют внешние силы.
Дано:
- масса первой тележки ( m_1 = 1 \, \text{кг} ),
- скорость первой тележки ( U_1 = 3 \, \text{м/с} ),
- масса второй тележки ( m_2 = 2 \, \text{кг} ),
- скорость второй тележки ( U_2 = 1 \, \text{м/с} ).
Импульс до взаимодействия:
[ p_{\text{до}} = m_1 \cdot U_1 + m_2 \cdot U_2. ]
Подставим значения:
[ p_{\text{до}} = 1 \, \text{кг} \cdot 3 \, \text{м/с} + 2 \, \text{кг} \cdot 1 \, \text{м/с} = 3 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} + 2 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = 5 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}. ]
Пусть ( V ) — скорость движения сцепленных тележек после взаимодействия. Тогда, согласно закону сохранения импульса:
[ (m_1 + m2) \cdot V = p{\text{до}}. ]
Подставим значения:
[ (1 \, \text{кг} + 2 \, \text{кг}) \cdot V = 5 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}. ]
Решим уравнение для ( V ):
[ 3 \, \text{кг} \cdot V = 5 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}, ]
[ V = \frac{5 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}}{3 \, \text{кг}} = \frac{5}{3} \, \text{м/с}. ]
Сцепленные тележки будут двигаться с общей скоростью ( \frac{5}{3} \, \text{м/с} ) в том же направлении, в котором двигалась первая тележка, так как её начальный импульс больше, чем у второй тележки, и он определяет направление движения после сцепления.