Тема . Механика. Импульс и Энергия

.02 Абсолютно упругий удар

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. импульс и энергия
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#100152

Две шайбы находятся на гладкой горизонтальной поверхности. Малая шайба радиуса r  движется со скоростью v  вдоль вертикальной стенки при малом зазоре с ней. Большая шайба радиуса R = 7r  касается стенки. Какую скорость  u  приобретёт большая шайба после всех столкновений, если массы шайб одинаковы? Трения в системе нет, столкновения шайб друг с другом и со стенкой абсолютно упругие.

(Всеросс., 2018, финал, 10)

PIC

Источники: Всеросс., 2018, финал, 10

Показать ответ и решение

PIC

1. Рассмотрим первое столкновение шайб. Введем оси x  и y,  как на рисунке. Скорости шайб по Oy  меняться не будут, по Ox  шайбы обменяются скоростями (т. к. их массы одинаковы).

Значит, после соударения

u1 = v⋅cosα− скорость большой шайбы

(направлена по Ox  )

w1 = v⋅sinα− скорость малой шайбы.

(направлена по Oy  )

Пусть α− угол между Ox  и направлением v,

       R− r   3
sin α = -----= -.
       R+ r   4

2. После этого большая шайба будет удаляться от стенки, а маленькая столкнется с ней. Т. к. угол падения равен углу отражения, после соударения со стенкой маленькая шайба будет двигаться под углом 2α  к Oy  со скоростью w1.

PIC

3. Так как проекция скорости маленькой шайбы на Ox  w1x = w1sin2α = v sinα ⋅2α  больше, чем скорость большой шайбы u = v ⋅cosα
 1  (при sinα = 3∕4  ), маленькая шайба догонит большую и они еще раз ударятся.

4. Рассмотрим второе соударение шайб: проекции скоростей на Oy  не изменятся, по Ox  шайбы обменяются скоростями. Значит,

PIC

u2 = w1 ⋅sin 2α = v ⋅sinα ⋅sin 2α

     √-------------
w2 =  u1 + w1 ⋅cos2α.

После соударения шайбы удаляются друг от друга и от стены, поэтому больше столкновений не произойдет.

Итоговая скорость большой шайбы

                                   9√7-
u2 = v⋅sin α⋅cosα = 2v⋅sin2 α⋅cosα = ----v
                                    32
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!