Для решения задачи воспользуемся законом сохранения импульса. Система ледокол-льдина изолирована, поэтому суммарный импульс до столкновения равен суммарному импульсу после столкновения.
Обозначим:
- масса ледокола ( m_1 = 6000 ) тонн = ( 6000 \times 1000 = 6 \times 10^6 ) кг,
- скорость ледокола до столкновения ( v_1 = 8 ) м/с,
- масса льдины ( m_2 ) (неизвестная величина),
- скорость льдины до столкновения ( v_2 = 0 ) м/с (льдина неподвижна),
- общая скорость системы (ледокол и льдина) после столкновения ( v' = 3 ) м/с.
Запишем уравнение сохранения импульса до и после столкновения:
[ m_1 v_1 + m_2 v_2 = (m_1 + m_2) v' ]
Подставим известные величины:
[ 6 \times 10^6 \text{ кг} \times 8 \text{ м/с} + m_2 \times 0 \text{ м/с} = (6 \times 10^6 \text{ кг} + m_2) \times 3 \text{ м/с} ]
Упростим уравнение:
[ 48 \times 10^6 \text{ кг} \cdot \text{м/с} = (6 \times 10^6 \text{ кг} + m_2) \times 3 \text{ м/с} ]
Разделим обе части уравнения на 3 м/с:
[ 16 \times 10^6 \text{ кг} = 6 \times 10^6 \text{ кг} + m_2 ]
Вычтем массу ледокола из обеих частей уравнения:
[ 16 \times 10^6 \text{ кг} - 6 \times 10^6 \text{ кг} = m_2 ]
[ m_2 = 10 \times 10^6 \text{ кг} ]
Таким образом, масса льдины равна 10 000 тонн.
Ответ: масса льдины составляет 10 000 тонн.