1) Изначально шар находится на некоторой высоте h1 с длиной нити l. Затем его опускают и в положении дальнейшего соударения с пулей шар имеет скорость V1. Запишем закон сохранения энергии:
Сокращаем m1. Рассмотрим cosα:
Откуда выводим h1:
Выводим из ЗСЭ V1, подставляя формулу для h1:
2) Закон сохранения импульса по горизонтали для пули и шара, спроецированный на некоторую ось ОХ, направленную в сторону движения пули, имеет вид:
,
где V1' - скорость шара после соударения с пулей. Выведем ее:
3) Закон сохранения энергии для шара после соударения с пулей:
Fa = 2·m·g /3
С другой стороны:
Fa = ρ воды · g ·V = ρ воды ·g·m / ρ шара
Приравниваем и получаем
2 / 3 = ρводы / ρшара
ρшара = 3·ρводы / 2 = 3·1000 / 2 = 1500 кг/м³