Дано m₁ =9=9*10⁻³ - масса пули M = 81=81*10⁻³ - масса груза маятника α =60° - максимальный угол отклонения. l - 40 см=0,4 м - длина подвеса. Найти v₁ - начальную скорость пули.
Ладно выполним рисунок и приведем общие соображения. До столкновения пули с грузом общий импульс системы равен импульсу пули. (1) После столкновения груз начинает движение вместе с пулей со скорстью v₂ и импульс системы будет равен: (2) Далее груз начнет отклоняться на нити, при этом он будет подниматься. Отклоняться он будет до тех пор, пока вся кинетическая энергия груза и пули не перейдет в их потенциальную энергию.
(3) Выразим высоту подъема h через длину нити l и угол отклонения α получим. (4)
Теперь, используя закон сохранения импульса выразим из (1) и (2) скорость v₁:
(5)
Из (3) (4) выразим v₂ через угол отклонения и длину нити.
(6) Подставим в (5) выражение для скорости v₂ (6).
(7) Ну что ж нужная формула получена. Подставим туда числа, какие есть. м/с
Т.е. зная длину подвеса, можно по углу отклонения рассчитать начальную скорость. У нас в лабараторке мы вообще напрямую замеряли высоту подъема. ответ: v₁≈19,8 м|c.
Дано:
m(ч)=60 кг
m(л)=40 кг
V=0
V(ч)₁=4 м/с
-------------------
V(л)₁-?
Задачу можно решить 2-мя через третий закон Ньютона и через импульсы.
импульсы):
p=(m(ч) + m(л))*V
p=m(ч)*V(ч)₁ + m(л)*V(л)₁
Если равны левые части, то можно и приравнять правые:
(m(ч) + m(л))*V =m(ч)*V(ч)₁ + m(л)*V(л)₁
Поскольку V=0, то уравнение будет виду:
m(ч)*V(ч)₁ + m(л)*V(л)₁ = 0
m(л)*V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁
V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁ / m(л) - минуса не пугаемся - это всего лишь направление.
Подставляем числа :
V(л)₁ = -60*4 / 40
V(л)₁ = -6 (м/с)
закон Ньютона):
Запишем 3 закон Ньютона:
F(л) = -F(ч)
m(л)*a(л) = -m(ч)*a(ч)
m(л)*(V(л)₁-V)/t = -m(ч)*(V(ч)₁-V)/t
Сокращаем время:
m(л)*(V(л)₁-V) = -m(ч)*(V(ч)₁-V)
Открываем скобки учитывая, что V=0
m(л)*V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁
V(л)₁ = -m(ч)*V(ч)₁/m(л)
Подставляем числа :
V(л)₁ = -60*4 / 40
V(л)₁ = -6 (м/с)
ответ: 6 м/с.