Задание 21 ОГЭ по физике

Решение:

Переведем перемещение в метры: $S=40~см=\frac{40}{100}~м=0,4~м$

Обозначим скорость предмета после броска за $u$, а скорость конькобежца - за $v_0$. На конькобежца при движении вниз действует сила тяжести, вверх - сила реакции опоры, а влево - сила трения. После броска он совершает некоторое перемещение, направленное вправо. Ось $x$ направим вправо

Запишем закон сохранения импульса в проекции на ось $x$ (изначально конькобежец и предмет не двигались, поэтому начальный импульс системы равен нулю): $0=mv_0-Mu$

Ускорение определяется силой трения. Она направлена влево, поэтому и ускорение направлено влево. Спроецируем второй закон Ньютона для конькобежца на ось $x$:

$-F_{тр}=-ma \\ \mu N=ma \\ \mu mg=ma \\ \mu g=a$ 

Подставим числовые значения и найдем ускорение конькобежца: $a=0,02\cdot 10=0,2~\frac{м}{с^2}$

(сила реакции опоры равна силе тяжести в данном случае)

Воспользуемся формулой для перемещения при равноускоренном движении в проекции на ось $x$: $S=\frac{v^2-v_0^2}{-2a}$

Подставим числовые значения и найдем скорость конькобежца:

$0,4=\frac{0^2-v_0^2}{-2\cdot 0,2} \\ 0,4=\frac{v_0^2}{0,4} \\ v_0^2=0,4^2 \\ v_0=0,4~\frac{м}{с}$

Подставим числовые значения в закон сохранения импульса и найдем скорость предмета:

$0=60\cdot 0,4-1\cdot u \\ u=24~м/с$

Ответ: 24 м/с