Консультация № 201411
19.09.2021, 20:24
0.00 руб.
0 1 1
Добрый день, уважаемые эксперты! Прошу у вас помощи в следующей задаче:
Движущаяся шайба налетает на покоящуюся. Происходит абсолютно упругое нецентральное соударение. В результате импульс налетающей шайбы уменьшается на ? = 10% по величине и поворачивается на некоторый угол ?.
Найдите угол ?. Отношение масс покоящейся и налетающей шайб M/m=7.
Заранее спасибо.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
20.09.2021, 17:03
общий
20.09.2021, 17:38
это ответ
Условие : macca налетающей шайбы = m ; macca покоящейся шайбы M = 7·m ;
импульс налетающей шайбы до удара i1 ; импульс налетающей шайбы после удара J1 = 0,9·i1 .
Вычислить угол поворота [$945$] импульса налетающей шайбы после удара.

Решение : Обозначим скорость налетающей шайбы до и после удара буквами V1 , U1 соответственно. Скорость покоящейся шайбы до и после удара будет 0 , U2 соответственно. [$946$] - угол м-ду векторами U2 и V1 .

По закону сохранения импульса в векторной форме : m·V[$8594$]1 + M·0 = m·U[$8594$]1 + M·U[$8594$]2
По закону сохранения энергии абсолютно упругого соударения : m·V12 + 0 = m·U12 + M·U22

Заменим M на 7·m и сократим все уравнения на m :
V[$8594$]1 = U[$8594$]1 + 7·U[$8594$]2
V12 = U12 + 7·U22

Перепишем систему в формат проекций на систему координат XOY , расположив вектор V[$8594$]1 вдоль оси OX :
V1 = U1·cos([$945$]) + 7·U2·cos([$946$])
0 = U1·sin([$945$]) + 7·U2·sin([$946$])
V12 = U12 + 7·U22

Пункт Условия "импульс налетающей шайбы после удара J1 = 0,9·i1" при неизменной массе m шайбы означает U1 = 0,9·V1 . Избавляемся от переменной U1 :
V1 = 0,9·V1·cos([$945$]) + 7·U2·cos([$946$])
0 = 0,9·V1·sin([$945$]) + 7·U2·sin([$946$])
V12 = (0,9·V1)2 + 7·U22

В системе из 3х уравнений осталось 4 неизвестных. Многовато будет… Перечитываем Условие, и на ум приходит идея о независимости искомого угла отклонения от скорости V1 налетающей шайбы (как в Бильярде). Сокращаем все уравнения на неинтересную нам величину V1 и заменяем U2/V1 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·k2

Решать 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)
5
Спасибо, Владимир Николаевич!
Форма ответа