Тема . Механика. Импульс и Энергия

.01 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#32428

Две одинаковые гладкие упругие шайбы движутся по гладкой горизонтальной поверхности. Скорость первой шайбы V  , скорость второй − 2V  . Для каждой шайбы прямая, сонаправленная с вектором скорости и проходящая через центр шайбы, касается другой шайбы. Происходит абсолютно упругое соударение.
1. Найдите скорость V1   (по модулю) первой шайбы после соударения.
2. На какой угол α  повернется вектор скорости первой шайбы в результате соударения?

PIC

Источники: Физтех, 2019, 10

Показать ответ и решение

Перейдём в систему отсчёта, связанную со второй шайбой, тогда первая шайба будет иметь скорость v0 = V  + 2V =  3V  .

PIC

Рассмотрим теперь соударение тел более подробно (в системе отсчёта второй шайбы). Введём оси вдоль линии удара, ось ⊥ и ось ∥ . Силы в момент удара направлены только вдоль прямой соединяющей центры шайб (линия удара), это значит, что второе тело после удара будет двигаться вдоль этой прямой. Докажем, используя ЗСИ и ЗСЭ, что первая шайба будет двигаться перпендикулярно линии удара. Для этого представим соударение шайб, как центральный удар вдоль оси ∥ . Тогда ЗСИ на в проекции на ось ∥ :

mv0 ∥ = mv2  − mv1 ∥

mv20∥ = mv22 + mv21∥

⇒  v0∥ = v2 + v1∥ ⇒ v0∥ = v0∥ + v1∥ + v1∥ ⇒ v1∥ = 0

То есть после удара скорость первой шайбы будет равна:

v1 = v0⊥ = v0 sin α = v0∕2 =  3V-
                              2

Второй:

                                 √ --
                     √ --       3--3V-
v2 = v0∥ = v0cos α =   3v0∕2 =    2

Перейдём обратно в систему отсчёта относительно Земли, нарисуем треугольник скоростей:

PIC

Тогда по теореме косинусов:

                                         2
V 2=  v2+ 4V 2 − 4V v1cos 60∘ ⇒ V 2 = 9V-- + 4V 2 − 3V 2 = 13V 2
 1     1                          1     4                  4

        √ ---
        --13-
⇒  V1 =   2 V

Найдем теперь угол β  , воспользовавшись вновь теоремой косинусов:

                 ( (13 + 9 − 16)V 2)                (  1  )
β =  60∘ + arccos  -----√----------  = 60 ∘ + arccos  √----
                       6  13V 2                         13

β ≈ 60∘ + 74∘ = 134∘
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!