Два упругих шара с массами 200 г и 100 г подвешены рядом так, что их центры находятся на одном уровне. Первый шар отклоняют так, что он поднимается на высоту 18 см, и отпускают. На какую высоту поднимется каждый из шаров после удара?
Пусть после удара первый шар поднимется на высоту h₁, а второй шар поднимется на высоту h₂.
Поскольку система шаров является замкнутой и потерь энергии нет, то сумма кинетической и потенциальной энергий шаров до и после удара остается постоянной.
Пусть после удара первый шар поднимется на высоту h₁, а второй шар поднимется на высоту h₂.
Поскольку система шаров является замкнутой и потерь энергии нет, то сумма кинетической и потенциальной энергий шаров до и после удара остается постоянной.
До удара:
(m_1gh_1 + m_2gh_1 = m_1gh + m_2gh)
Подставляем известные значения:
(0.2 \cdot 9.8 \cdot 0.18 + 0.1 \cdot 9.8 \cdot 0.18 = 0.2 \cdot 9.8 \cdot h_1 + 0.1 \cdot 9.8 \cdot h_2)
(0.036 + 0.018 = 1.96h_1 + 0.98h_2)
(0.054 = 1.96h_1 + 0.98h_2) - уравнение №1
После удара:
(m_1gh + m_2gh = m_1gh_1 + m_2gh_2)
Подставляем известные значения:
(0.2 \cdot 9.8 \cdot h + 0.1 \cdot 9.8 \cdot h = 0.2 \cdot 9.8 \cdot h_1 + 0.1 \cdot 9.8 \cdot h_2)
(1.96h = 0.2h_1 + 0.1h_2)
(1.96h = 0.2h_1 + 0.1h_2)
(19.6h = 2h_1 + h_2) - уравнение №2
Теперь решим данную систему уравнений:
(\begin{cases}0.054 = 1.96h_1 + 0.98h_2 \ 19.6h = 2h_1 + h_2\end{cases})
Домножим первое уравнение на 10 и вычтем второе уравнение:
(0.54 - 19.6h = 2.8h_1 - h_1)
(-19.6h + 0.54 = 1.8h_1)
(1.86 = 1.8h_1)
(h_1 ≈ 1.033) м
Теперь найдем (h_2) с помощью уравнения №2:
(19.6h = 2 \cdot 1.033 + h_2)
(19.6h = 2.066 + h_2)
(h_2 ≈ 17.534) м
Итак, первый шар поднимется на высоту примерно 1.033 м, а второй шар поднимется на высоту примерно 17.534 м.