Упругое столкновение гладких дисков
5/10Гладкая упругая шайба радиуса \(R\), движущаяся со скоростью \(V_0\), упруго сталкивается с такой же шайбой, покоящейся на гладкой горизонтальной поверхности. В результате столкновения скорость налетающей шайбы уменьшается вдвое.
Найдите расстояние \(d\) от центра покоившейся шайбы до прямой, по которой двигался центр налетающей шайбы.
Через какое время \(T\) после соударения расстояние между центрами шайб будет равно \(S\)?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаУдар происходит вдоль линии, соединяющей центры шайб; закон сохранения импульса даёт проекцию скорости налетающей шайбы на нормаль к этой линии. После удара скорости шайб взаимно перпендикулярны.
Ответ1) \(d=R\); 2) \(T=\dfrac{\sqrt{S^2-R^2}-\sqrt{3}\,R}{V_0}\).
РешениеПосле соударения из ЗСИ: \(V_1=V_0\sin\alpha=\dfrac{V_0}{2}\) (1).
1) Из (1): \(\sin\alpha=\dfrac{1}{2}\), \(\alpha=30^\circ\), \(d=R\).
2) После соударения шайбы разлетаются под прямым углом: \[(V_1T)^2+(2R+TV_2)^2=S^2;\qquad T^2\left(V_2^2+V_1^2\right)+4RV_2T+4R^2-S^2=0,\] \[T=\frac{-4RV_2+\sqrt{4S^2\left(V_2^2+V_1^2\right)-16R^2V_1^2}}{2\left(V_2^2+V_1^2\right)} =\frac{\sqrt{S^2-R^2}-\sqrt{3}\,R}{V_0}.\]
Похожие задачи
- Упругий лобовой удар «Шаг в будущее» 2010/11, 11 кл.
- Тяжелая рука СПбГУ 2011/12, 9 кл.
- Упругое столкновение с отскоком под прямым углом Курчатов 2012/13, 10 кл.
- Две тележки на наклонном рельсе Интернет-олимпиада 2014/15, 10 кл.
- Упругий удар двух шаров МОШ 2015/16, 11 кл.
- Кирпич и теннисный мячик «Бельчонок» 2015/16, 11 кл.