Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения импульса. Импульс - это произведение массы тела на его скорость.
Известно, что масса молота равна 5 кг, а его скорость перед ударом равна 4 м/с. Мы можем найти импульс молота перед ударом, умножив массу на скорость:
Импульс молота перед ударом = масса молота × скорость молота перед ударом
Импульс молота перед ударом = 5 кг × 4 м/с = 20 кг·м/с
После удара молота, костыль входит в шпалу на 1,2 см (или 0,012 м). Мы можем использовать это знание, чтобы определить изменение импульса молота:
Изменение импульса молота = масса молота × изменение скорости молота
Так как молот останавливается после удара, его конечная скорость равна 0:
Изменение импульса молота = масса молота × (конечная скорость - начальная скорость)
Изменение импульса молота = 5 кг × (0 м/с - 4 м/с) = -20 кг·м/с
Изменение импульса молота равно противоположному импульсу, полученному молотом перед ударом. Следовательно, изменение импульса равно -20 кг·м/с.
А поскольку время, за которое происходит удар, составляет 1,2 см (или 0,012 с), мы можем использовать это знание, чтобы определить среднюю силу удара молота:
Средняя сила удара = изменение импульса молота / продолжительность удара
Средняя сила удара = -20 кг·м/с / 0,012 с = -1666,67 Н
Так как сила не может быть отрицательной, мы можем игнорировать знак минуса и получаем:
Средняя сила удара ≈ 1666,67 Н
Таким образом, средняя сила удара молота в момент удара составляет около 1666,67 Н, а продолжительность удара равна 1,2 с.