4. Шарик массой 10 кг свободно падает с высоты 2 м и упруго отражается от установленного на неподвижной тележке щита, плоскость которого наклонена к горизонту под углом 450 . С какой скоростью стала двигаться тележка? Масса тележки 100 кг.
Для решения данной задачи можно воспользоваться законом сохранения импульса.
Изначально импульс системы (шарика и тележки) равен нулю, так как система покоится. После столкновения: m1v1 - m2v2 = m1u1 - m2u2
где m1 - масса шарика, v1 - скорость шарика до столкновения, m2 - масса тележки, v2 - скорость тележки после столкновения, u1 - скорость шарика после отражения, u2 - скорость тележки после столкновения.
Импульс шарика до столкновения равен: m1v1 = 10 кг * v1
Импульс тележки после столкновения равен: m2v2 = 100 кг * v2
Импульс шарика после отражения равен: m1u1 = 10 кг * (-v1)
Так как отражение упругое, скорость шарика после отражения равна по абсолютной величине скорости перед отражением, но с противоположным направлением.
Тогда уравнение импульсов: 10v1 - 100v2 = -10v1 - 100u2
Учитывая, что угол наклона плоскости щита к горизонту 450, можем разложить уравнение на проекции: 10v1 - 100v2sin(45) = -10v1 - 100u2sin(45)
Учитываем, что скорость шарика после отражения равна скорости шарика перед отражением, но с обратным знаком: 10v1 - 100v2sin(45) = 10v1 - 100v2sin(45)
Для решения данной задачи можно воспользоваться законом сохранения импульса.
Изначально импульс системы (шарика и тележки) равен нулю, так как система покоится. После столкновения:
m1v1 - m2v2 = m1u1 - m2u2
где m1 - масса шарика, v1 - скорость шарика до столкновения, m2 - масса тележки, v2 - скорость тележки после столкновения, u1 - скорость шарика после отражения, u2 - скорость тележки после столкновения.
Импульс шарика до столкновения равен:
m1v1 = 10 кг * v1
Импульс тележки после столкновения равен:
m2v2 = 100 кг * v2
Импульс шарика после отражения равен:
m1u1 = 10 кг * (-v1)
Так как отражение упругое, скорость шарика после отражения равна по абсолютной величине скорости перед отражением, но с противоположным направлением.
Тогда уравнение импульсов:
10v1 - 100v2 = -10v1 - 100u2
Учитывая, что угол наклона плоскости щита к горизонту 450, можем разложить уравнение на проекции:
10v1 - 100v2sin(45) = -10v1 - 100u2sin(45)
Учитываем, что скорость шарика после отражения равна скорости шарика перед отражением, но с обратным знаком:
10v1 - 100v2sin(45) = 10v1 - 100v2sin(45)
Подставляем изначальные данные:
10v1 - 100v2sin(45) = 10v1 - 100v2sin(45)
10v1 - 100v20.707 = 10v1 + 100v20.707
10v1 - 70.7v2 = 10v1 + 70.7v2
80v2 = 0
v2 = 0
Таким образом, скорость тележки после столкновения равна нулю.