Упругий удар брусков и трение
5/10Два маленьких бруска движутся по горизонтальной поверхности стола навстречу друг другу. Масса первого бруска \(m_1 = m\), масса второго \(m_2 = 2m\). Бруски сталкиваются. На какое расстояние \(L\) разъедутся бруски после удара? Непосредственно перед ударом модуль скорости первого бруска равен \(v_1 = 2v\), второго бруска — \(v_2 = v\). Удар абсолютно упругий и лобовой, движение брусков поступательное. Коэффициенты трения брусков о стол одинаковы и равны \(\mu\), ускорение свободного падения \(g\).
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаНайдите суммарный импульс брусков до удара и используйте его для скоростей после удара; затем найдите пути брусков по работе силы трения.
Ответ\(L = \dfrac{5v^2}{2\mu g}\).
РешениеДля нахождения скоростей после удара можно воспользоваться законами сохранения энергии и импульса, однако решение можно указать и сразу, если заметить, что суммарный импульс брусков равен нулю. Значит, после столкновения бруски поменяют направления скоростей на противоположные, а по модулю скорости останутся теми же.
На первый брусок действует сила трения \(\mu m g\). Для нахождения расстояния \(s_1\), на которое отъедет первый брусок от места удара, приравняем его начальную кинетическую энергию к модулю работы силы трения: \[\dfrac{m v_1^2}{2} = \mu m g s_1, \quad \text{откуда} \quad s_1 = \dfrac{v_1^2}{2\mu g} = \dfrac{2v^2}{\mu g}.\] Рассуждая аналогичным образом, найдём расстояние, пройденное вторым бруском: \[s_2 = \dfrac{v^2}{2\mu g}.\] Расстояние, на которое разъедутся бруски, равно \[L = s_1 + s_2 = \dfrac{5v^2}{2\mu g}.\]
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.