勢いの維持: 問題解決

50キログラムの静止した大砲を考えてみましょう。質量5キログラムの砲弾が、毎秒400メートルの速度で移動する大砲から発射されます。摩擦力を無視して、発砲後の大砲の速度はどれくらいですか?

砲弾の質量と速度、および大砲の質量は既知の量です。大砲の速度は未知数です。摩擦力を無視して、大砲と砲弾は閉じたシステムを形成します。

正の x 軸は、速度ベクトルを定義するためにショットの方向に仮定されます。大砲と砲弾は静止しているため、相互作用の前の運動量はゼロです。

砲弾を発射した後、最終的な運動量は大砲の運動量と砲弾の運動量の合計に等しくなります。

最後に、相互作用の前後の運動量を等しくして、未知の量を取得します。ここで、発射後の大砲の速度は、方程式の既知の量を代入することで解決され、マイナス40メートル/秒になります。

負の符号は、大砲がショットの方向と反対の方向に反動することを示します。