Пусть начало координат - точка бросания тел, ось OY направлена вверх и пусть у - координата встречи.
Начальный момент времени - момент бросания второго тела. Первое тело в этот момент находится на высоте h и имеет начальную скорость 0 м/с. Второе тело имеет координату у =0 и начальную скорость v0 = 10 м/с, направленную вверх. Ускорение равно g и направено вниз для первого и второго тела.
Записываем уравнения движения для тел
(1) y = h-g/2*t^2 - для первого тела;
(2) y=v0*t-g/2*t^2 - для второго тела.
В месте встречи y для первого и второго тела одинаковые, поэтому
h=v0*t (3)
Высоту h находим из того, что в наивысшей точке скорость первого тела равна 0:
h = v0*t1 - g/2*t1^2 (4), где t1 - время движения первого тела с момента бросания до достижения высоты h.
0= v0 - gt1 (5)
Отсюда t1 = v0/g
h=v0^2/g - v0^2/(2g)
h=v0^2/2g (6)
Приравниваем (3) и (6)
v0^2/2g = v0*t
Отсюда
t = v0/2g (7)
Подставляем (7) в (2)
y = v0^2/2g - g/2*v0^2/(4g^2)
y = 3/8 *v0^2/g
y = 3/8 * 100/10
y = 3,75 (м)
S1 = v1²/(2 a1) = (M v1²)/(2 F)
аналогично для S2:
S = v2²/(2 a2) = ((m + M) v2²)/(2 F)
так как время движения в обоих случаях одинаково, то уравнения скорости имеют вид v1 = a1 t и v2 = a2 t. следовательно, имеет место равенство:
v1/a1 = v2/a2
M v1 = (m + M) v2
v2 = (M v1)/(m + M)
с учетом выражения для v2 в S2, получаем, поделив S1 на S2:
M = (S2 m)/(S1 - S2) = (0.2*0.2)/0.2 = 0.2 кг