Условие : macca налетающей шайбы = m ; macca покоящейся шайбы M = 7·m ;
импульс налетающей шайбы до удара i
1 ; импульс налетающей шайбы после удара J
1 = 0,9·i
1 .
Вычислить угол поворота [$945$] импульса налетающей шайбы после удара.
Решение : Обозначим скорость налетающей шайбы до и после удара буквами V
1 , U
1 соответственно. Скорость покоящейся шайбы до и после удара будет 0 , U
2 соответственно. [$946$] - угол м-ду векторами U
2 и V
1 .
По закону сохранения импульса в векторной форме : m·V
[$8594$]1 + M·0 = m·U
[$8594$]1 + M·U
[$8594$]2По закону сохранения энергии абсолютно упругого соударения : m·V
12 + 0 = m·U
12 + M·U
22Заменим M на 7·m и сократим все уравнения на m :
V
[$8594$]1 = U
[$8594$]1 + 7·U
[$8594$]2V
12 = U
12 + 7·U
22Перепишем систему в формат проекций на систему координат XOY , расположив вектор V
[$8594$]1 вдоль оси OX :
V
1 = U
1·cos([$945$]) + 7·U
2·cos([$946$])
0 = U
1·sin([$945$]) + 7·U
2·sin([$946$])
V
12 = U
12 + 7·U
22Пункт Условия "
импульс налетающей шайбы после удара J1 = 0,9·i1" при неизменной массе m шайбы означает U
1 = 0,9·V
1 . Избавляемся от переменной U
1 :
V
1 = 0,9·V
1·cos([$945$]) + 7·U
2·cos([$946$])
0 = 0,9·V
1·sin([$945$]) + 7·U
2·sin([$946$])
V
12 = (0,9·V
1)
2 + 7·U
22В системе из 3х уравнений осталось 4 неизвестных. Многовато будет… Перечитываем Условие, и на ум приходит идея о независимости искомого угла отклонения от скорости V
1 налетающей шайбы (как в Бильярде). Сокращаем все уравнения на неинтересную нам величину V
1 и заменяем U
2/V
1 на k - отношение скоростей :
1 = 0,9·cos([$945$]) + 7·k·cos([$946$])
0 = 0,9·sin([$945$]) + 7·k·sin([$946$])
1 = (0,9)
2 + 7·k
2Решать эту систему Вы можете любым удобным Вам способом (в тч используя OnLine-решатели).
Я люблю вычислять в приложении
Маткад (ссылка1) . Маткад избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот с поясняющим графиком прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.
Ответ: В результате соударения импульс налетающей шайбы поворачивается на угол 75°.
Решение похожей задачи см
rfpro.ru/question/193085 (Ссылка2)