Шайба и три кубика
6/10На группу из трёх гладких одинаковых кубиков, лежащих на гладкой горизонтальной поверхности, как показано на рис. 32, налетает со скоростью \(v\) гладкая шайба. Масса каждого кубика равна массе шайбы. Диаметр шайбы и её высота равны ребру кубика.
Определите скорости всех тел после соударения.

▶Показать разборСкрыть разбор
ОтветШайба останавливается, средний кубик остаётся неподвижным, скорость каждого из двух крайних кубиков равна \(v\sqrt2\) и направлена под углом \(45^\circ\) к скорости \(v\).
РешениеОчевидно, в момент удара только крайние кубики соприкасаются с шайбой. Сила, действующая на каждый из этих кубиков, направлена перпендикулярно грани касания шайбы с соответствующим кубиком и проходит через его центр (диаметр шайбы равен ребру кубика!). Поэтому средний кубик в результате этого удара останется неподвижным. Для крайних кубиков и шайбы можно написать закон сохранения импульса по направлению скорости шайбы \(v\): \[mv = 2mu\cdot\sqrt2/2 + mv',\] здесь \(m\) — масса каждого кубика и шайбы, \(v'\) — скорость шайбы после соударения, \(u\) — скорость каждого из крайних кубиков. Закон сохранения энергии даёт уравнение \[v^2 = 2u^2 + v'^2.\] В результате получаем, что \(u = v\sqrt2\), \(v' = 0\). Следовательно, после удара скорости крайних кубиков составляют углы \(45^\circ\) со скоростью \(v\), шайба останавливается, средний кубик так и останется неподвижным.
Похожие задачи
- Шар на нити на платформе у упора Физтех 2010/11, 11 кл.
- Шайба и горка ВсОШ 2010/11, 9 кл.
- Скорость санок при толчке мальчика на льду Ведомственная 2013/14, 10 кл.
- Два заряженных шарика на нити «Шаг в будущее» 2014/15, 11 кл.
- Игрушечные пушки Санкт-Петербургская 2015/16, 10 кл.
- Тележки на рельсе Интернет-олимпиада 2018/19, 7 кл.