Задачи › Неупругие столкновения

Три муфты

  1. Три муфты

    ВсОШ 2017/18, 11 кл.
    6/10

    Три муфты (\(A\), \(B\) и \(C\)) массы которых равны \(2m\), \(3m\) и \(m\) соответственно, могут скользить без трения по двум горизонтальным направляющим, пересекающимся под прямым углом. Муфты \(A\) и \(B\) с помощью шарниров соединены с лёгким, жёстким, неупругим стержнем так, что угол между стержнем и направляющей, на которой надета муфта \(B\), равен \(\alpha\). Между муфтой \(C\), движущейся со скоростью \(\upsilon\), и покоящейся муфтой \(A\) происходит неупругое столкновение. Определите скорости муфт сразу после соударения.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Импульс, который передаёт стержень, направлен вдоль стержня; его проекции на направляющие дают изменения импульсов муфт. Не забудьте кинематическую связь скоростей \(A\) и \(B\) через стержень.

    Ответ

    \(\upsilon_{AC} = \dfrac{\upsilon\cos^2\alpha}{3}\) (скорость муфт \(A\) и \(C\) после удара);  \(\upsilon_B = \dfrac{\upsilon\sin 2\alpha}{6}\).

    Решение

    Пусть в результате удара через стержень передаётся импульс \(p = \int F(t)\,dt\), где \(F\) — сила упругости стержня. Для муфт \(A\) и \(C\) изменение импульса \(m\upsilon - p\sin\alpha = 3m\upsilon_{AC}\). Для муфты \(B\) изменение импульса \(p\cos\alpha = 3m\upsilon_B\). Из кинематической связи следует \(\upsilon_{AC}\tg\alpha = \upsilon_B\).

    Рисунок

    Решая полученные уравнения, найдём \(\upsilon_{AC} = \dfrac{\upsilon\cos^2\alpha}{3}\) и \(\upsilon_B = \dfrac{\upsilon\sin 2\alpha}{6}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи