Тема . №26 Механика (Расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)

.04 Законы сохранения в механике

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №26 механика (расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#96069

Пластилиновый шарик в момент t = 0  бросают с горизонтальной поверхности земли с некоторой начальной скоростью под углом α  к горизонту. Одновременно с некоторой высоты над поверхностью земли начинает падать из состояния покоя другой такой же шарик. Шарики абсолютно неупруго сталкиваются в воздухе. Сразу после столкновения скорость шариков направлена горизонтально. В момент времени τ  шарики падают на землю. Какова начальная скорость ⃗v0  шарика, брошенного под углом к горизонту? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Обоснование
Инерциальную систему отсчета свяжем с Землей. Шарики будем считать материальными точками, поскольку их размерами в условиях задачи можно пренебречь. Так как сопротивление воздуха не учитывается, то шарики до и после столкновения находятся в свободном падении и можно использовать формулы кинематики для тела, брошенного под углом к горизонту, и для тела, падающего вертикально. Для абсолютно неупругого столкновения шариков можно использовать закон сохранения импульса, так как время столкновения мало и действием внешней силы тяжести за это время можно пренебречь.

Решение
1. Первый шарик начинает движение из начала координат, а второй – из точки А. До и после столкновения (в точке В) шарики свободно падают. Поэтому до столкновения для первого шарика

y (t)= v t− gt2= v sin αt− gt2,
 1     0y    2    0        2

v1y(t) =v0sinα− gt,

а для второго шарика

v2y(t)= −gt.

2. Шарики сталкиваются в момент t1  , при этом импульс системы двух шариков сохраняется: m ⃗v1+ m⃗v2 = 2m ⃗u0  , а скорость ⃗u0 шариков после удара согласно условию горизонтальна. Поэтому v1y(t1)+ v2y(t1) = 0  , или (v0sinα − gt1)+ (− gt1)= 0  , откуда t1 = v0s2ingα.
3. Столкновение шариков происходит на высоте

                     gt2   v2sin2α   v2sin2α   3  v2sin2α
h= y1(t1)= v0sin α⋅t1− 21-= -02g---− -08g---= 8 ⋅-0g---.

4. Поскольку скорость шариков после удара горизонтальна, интервал времени t2  от столкновения шариков до их падения на землю находится из условия h = gt22-
    2  , откуда t = ∘ 2h= √3-⋅ v0sinα.
 2    g         2g

5. Шарики упадут на Землю в момент

          v0sinα     √ -
τ = t1 +t2 =-2g-- ⋅(1+   3)

6. Выразим начальную скорость:

v0 = ---2gτ-√---
     sinα(1+  3)
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!