Задачи › Упругие столкновения

Столкновение гантелек

  1. Столкновение гантелек

    ВсОШ 1995/96, 11 кл.
    8/10

    На гладкой горизонтальной поверхности стола лежит гантелька, представляющая собой два одинаковых гладких абсолютно упругих диска радиуса \(R\), соединенных жестким невесомым стержнем так, что расстояние между их центрами \(L = 2\sqrt3\,R\). Концы стержня шарнирно закреплены в центрах дисков. На гантельку налетает со скоростью \(\vec v\) другая такая же гантелька, движущаяся перед соударением по столу так, как показано на рис. 24.11 (вид сверху). Как будут двигаться гантельки после столкновения?

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    Гантельки движутся поступательно: со скоростями \(v_1 = \dfrac{v\sqrt3}{2}\) и \(v_2 = \dfrac v2\) под углами \(\dfrac\pi6\) и \(\dfrac\pi3\) к оси \(x\); оси гантелек составляют с осью \(x\) угол \(\dfrac\pi6\).

    Решение

    Направим ось \(x\) по движению гантельки. Перейдем в систему отсчета, движущуюся вместе с центром масс системы со скоростью \(\dfrac v2\). На рис. 154, а, б показаны скорости дисков соответственно перед соударением и сразу после соударения. Диски пронумерованы цифрами от 1 до 4. Совершив почти полный оборот после первого соударения, гантельки снова сталкиваются дисками 1 и 4 (рис. 154, в). В результате гантельки движутся поступательно со скоростями \(\dfrac v2\) под углом \(2\arctg\dfrac{2R}{L} = \dfrac\pi3\) к оси \(x\).

    В системе отсчета, связанной со столом, гантельки после взаимодействия будут двигаться (рис. 154, г) поступательно со скоростями \(v_1 = \dfrac{v\sqrt3}{2}\) и \(v_2 = \dfrac v2\) под углами \(\dfrac\pi6\) и \(\dfrac\pi3\) к оси \(x\). Оси гантелек составляют с осью \(x\) угол \(\dfrac\pi6\).

    Рисунок

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи