Для решения задачи используем закон сохранения импульса. Импульс системы сохраняется, если на нее не действуют внешние силы. В данном случае будем считать, что внешние силы (например, трение) пренебрежимо малы.
Сначала запишем импульс до взаимодействия. Обозначим:
- ( m_1 ) — масса человека (60 кг),
- ( v_1 ) — скорость человека (4 м/с),
- ( m_2 ) — масса тележки (30 кг),
- ( v_2 ) — скорость тележки (-1.5 м/с) (отрицательный знак, потому что тележка движется в противоположном направлении).
Импульс до взаимодействия равен сумме импульсов человека и тележки:
[ p_{\text{до}} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 ]
Подставим значения:
[ p{\text{до}} = 60 \, \text{кг} \cdot 4 \, \text{м/с} + 30 \, \text{кг} \cdot (-1.5 \, \text{м/с}) ]
[ p{\text{до}} = 240 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} - 45 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
[ p_{\text{до}} = 195 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
Теперь обозначим скорость тележки с человеком после взаимодействия как ( v{\text{после}} ). Общий импульс после взаимодействия:
[ p{\text{после}} = (m_1 + m2) \cdot v{\text{после}} ]
Согласно закону сохранения импульса:
[ p{\text{до}} = p{\text{после}} ]
Подставим значения:
[ 195 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = (60 \, \text{кг} + 30 \, \text{кг}) \cdot v{\text{после}} ]
[ 195 = 90 \cdot v{\text{после}} ]
Решим уравнение для ( v{\text{после}} ):
[ v{\text{после}} = \frac{195}{90} ]
[ v_{\text{после}} = 2.167 \, \text{м/с} ]
Таким образом, скорость тележки после того, как человек запрыгнул на нее, составляет приблизительно 2.167 м/с.