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#118267

На гладком горизонтальном столе лежат стальные шарики массами m  и 2m,  связанные натянутой невесомой нерастяжимой нитью длины l.  Ещё один шарик массы m  налетает на систему со скоростью v0  (перпендикулярно натянутой нити), и происходит абсолютно упругий лобовой удар (см. рисунок).

PIC

Найти величину силы натяжения нити и ускорение шарика массы 2m  после удара.

Источники: «Покори Воробьёвы горы!», 2014, 10–11

Показать ответ и решение

1. В результате столкновения верхней шарик «гантельки» приобретет скорость v0,  а шарик, налетевший на гантельну, остановится (иными словами,в силу равенства масс происходит обмен скоростей ).

PIC

2. Перейдем в СО центра масс: ∑ ⃗      ⃗
  Fвнеш = 0,  тогда по теореме о движения центра масс, его ускорение равно нулю ⃗aC = ⃗0 ⇒ vC = Const  . Определим расположение центра масс гантельки с помощью известной формулы:

PIC

     ∑
x =  ∑-ximi-⇒ 0 = − m1l1-+-m2l2
 c      mi          m1 + m2

Тогда для нашей системы:

l1=  m2, l1 = 1
l2   m1 l2   2

Т. е. центр масс делит гантельку в отношении 2 : 1  и относительно шарика массой m

Найдем также скорость центра масс:

     ∑
     -∑vixmi--  mv0 +-2m-⋅0  v0
vC =     mi  =      3m     =  3

3. Теперь переходим в систему центра масс, в ней шарики просто вращаются по окружности

PIC

Рассмотрим теперь нижний шарик. На него действует сила натяжения T  , и он обладает центростремительным ускорением aц  , причем

          2
aц = (v0∕3)-
      1∕3l

Теперь запишем выражение и для силы натяжения нити:

             2mv20
T = 2m ⋅aц = -3l--
Ответ:

    2mv20      v20
T = --3l-; a = 3l

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!