Щоб знайти масу мячика, ми можемо використати закон збереження імпульсу, який стверджує, що сумарний імпульс замкненої системи (тобто хлопчика, візка та м'ячика) залишається постійним до тих пір, поки на систему не діє зовнішня сила.

Візок і хлопчик займають початкову позицію і нерухомі, тому їх імпульс до кидка м'ячика дорівнює нулю. Після кидка м'ячика, система починає рухатися зі швидкістю 4 м/с. Щоб знайти масу мячика, ми можемо використати наступний рівняння для імпульсу:

p = mv

де p - імпульс, m - маса, v - швидкість.

Після кидка м'ячика, система має імпульс, який можна записати як:

p = (mх + mв) * vс

де mх - маса хлопчика, mв - маса візка, vс - швидкість системи після кидка м'ячика.

Щоб знайти масу мячика, нам потрібно виразити масу мячика з цього рівняння:

mм = p / vм

де mм - маса м'ячика, vм - швидкість м'ячика після кидка.

Ми можемо знайти імпульс системи, використовуючи масу хлопчика, масу візка та швидкість системи після кидка:

p = (mх + mв) * vс

p = (25 кг + 5 кг) * 4 м/с

p = 120 кг*м/с

Тепер ми можемо знайти масу м'ячика, використовуючи імпульс та швидкість м'ячика після кидка:

mм = p / vм

54 км/год = 15 м/с (переведемо швидкість м'ячика з км/год в м/с)

mм = 120 кг*м/с / 15 м/с

mм = 8 кг

Отже, маса м'ячика становить 8 кг.