Шар массой 2 кг, подвешенный на нити длиной 90 см, отводят от положения равновесия на угол 60° и отпускают. В момент прохождения шаром положения равновесия в него попадает пуля массой 100 г, летящая навстречу шару. Она пробивает его и продолжает двигаться горизонтально. Определите изменение скорости пули в результате попадания в шар, если он, продолжая движение в прежнем направлении, отклоняется на угол 39°. (Массу шара считать неизменной, диаметр шара ― пренебрежимо малым по сравнению с длиной нити, cos39° = 7/9
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Импульс шара до столкновения: p1 = 2 * v
Импульс пули до столкновения: p2 = -0.1 * v2
После столкновения шар продолжает двигаться под углом 39° относительно первоначального направления, а пуля продолжает двигаться в том же направлении со скоростью v2. Тогда импульс шара после столкновения: p3 = 2 v cos(39°)
Импульс пули после столкновения: p4 = 0.1 * v2
Согласно закону сохранения импульса: p1 + p2 = p3 + p4 2 v - 0.1 v2 = 2 v cos(39°) + 0.1 * v2
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Импульс шара до столкновения:
p1 = 2 * v
Импульс пули до столкновения:
p2 = -0.1 * v2
После столкновения шар продолжает двигаться под углом 39° относительно первоначального направления, а пуля продолжает двигаться в том же направлении со скоростью v2. Тогда импульс шара после столкновения:
p3 = 2 v cos(39°)
Импульс пули после столкновения:
p4 = 0.1 * v2
Согласно закону сохранения импульса:
p1 + p2 = p3 + p4
2 v - 0.1 v2 = 2 v cos(39°) + 0.1 * v2
Подставляем известные значения:
2v - 0.1v2 = 2v * 0.7 + 0.1v2
2v - 0.1v2 = 1.4v + 0.1v2
0.3v2 = 0.6v
v2 = 2v
Таким образом, скорость пули увеличилась в 2 раза в результате попадания в шар.