Для решения этой задачи мы можем воспользоваться законом сохранения импульса. Согласно этому закону, если на систему не действуют внешние силы, суммарный импульс системы до столкновения равен суммарному импульсу системы после столкновения.
Давайте обозначим:
- ( m_1 = 15 \, \text{т} = 15000 \, \text{кг} ) — масса первого вагона,
- ( v_1 = 2 \, \text{м/с} ) — скорость первого вагона до столкновения,
- ( m_2 = 5 \, \text{т} = 5000 \, \text{кг} ) — масса второго вагона,
- ( v_2 = 0 \, \text{м/с} ) — скорость второго вагона до столкновения,
- ( v ) — общая скорость вагонов после столкновения.
Импульс до столкновения:
[ p_{\text{до}} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2. ]
Подставляя известные значения:
[ p_{\text{до}} = 15000 \, \text{кг} \cdot 2 \, \text{м/с} + 5000 \, \text{кг} \cdot 0 \, \text{м/с} = 30000 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}. ]
Импульс после столкновения:
[ p_{\text{после}} = (m_1 + m_2) \cdot v. ]
Согласно закону сохранения импульса:
[ p{\text{до}} = p{\text{после}}, ]
[ 30000 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = (15000 \, \text{кг} + 5000 \, \text{кг}) \cdot v, ]
[ 30000 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = 20000 \, \text{кг} \cdot v. ]
Решая уравнение для ( v ):
[ v = \frac{30000 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}}{20000 \, \text{кг}} = 1.5 \, \text{м/с}. ]
Таким образом, после столкновения вагоны будут двигаться со скоростью ( 1.5 \, \text{м/с} ).