Три муфты
6/10Три 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.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаИмпульс, 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); \(\upsilon_B = \dfrac{\upsilon\sin 2\alpha}{6}\).
РешениеПусть 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 \(\upsilon_{AC}\tg\alpha = \upsilon_B\).

Решая полученные уравнения, найдём \(\upsilon_{AC} = \dfrac{\upsilon\cos^2\alpha}{3}\) и \(\upsilon_B = \dfrac{\upsilon\sin 2\alpha}{6}\).
Похожие задачи
- Снежный ком в тележке Ведомственная 2014/15, 10 кл.
- Прилетевший пластилин ВсОШ 2017/18, 9 кл.
- Пластилиновый шарик падает на брусок Физтех 2019/20, 9 кл.
- Неупругий удар шарика о движущуюся плиту Физтех 2021/22, 11 кл.
- Колобки, слипающиеся при столкновениях «Шаг в будущее» 2021/22, 10 кл.
- Столкновение шайб с пластилином Физтех 2022/23, 11 кл.