сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 520
i

Маль­чик в спорт­за­ле пи­на­ет от пола два мяча с оди­на­ко­вой на­чаль­ной ско­ро­стью и под оди­на­ко­вым углом в сто­ро­ну стены зала, с рас­сто­я­ния L  =  8 м от нее. Какую на­чаль­ную ско­рость имели мячи, если они столк­ну­лись в воз­ду­хе на вы­со­те h  =  3 м от пола зала на рас­сто­я­нии L1  =  4 м от стены. Мячи упру­го от­ска­ки­ва­ют от стены. Раз­ме­ром мяча пре­не­бречь. Уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния g  =  10 м/с2. Ответ при­ве­сти с точ­но­стью до 3 зна­ча­щих цифр.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Для того, чтобы мячи столк­ну­лись в воз­ду­хе, они долж­ны дви­гать­ся по одной тра­ек­то­рии. Дей­стви­тель­но, пред­по­ло­жим, что их тра­ек­то­рии пе­ре­се­ка­ют­ся, но не сов­па­да­ют  — в таком слу­чае к точке столк­но­ве­ния мячи по­дой­дут под раз­ны­ми уг­ла­ми к го­ри­зон­та­ли. Тра­ек­то­рию пер­во­го мяча после его от­ско­ка от стены можно зер­каль­но от­ра­зить от стены  — и она не будет от­ли­чать­ся от бал­ли­сти­че­ской тра­ек­то­рии мяча, не встре­тив­ше­го пре­пят­ствий. При по­ле­те тела по бал­ли­сти­че­ской тра­ек­то­рии дви­же­ние в двух точ­ках на за­дан­ной вы­со­те про­ис­хо­дит под оди­на­ко­вым по мо­ду­лю углом к го­ри­зон­та­ли. Если два тела ока­зы­ва­ют­ся в одной точке с оди­на­ко­вой ско­ро­стью, то их тра­ек­то­рии сов­па­да­ют. Тра­ек­то­рии па­да­ю­ще­го и от­ско­чив­ше­го мяча сов­па­да­ют толь­ко при па­де­нии под углом 90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка . Зна­чит, мяч уда­ря­ет­ся о стену в вер­ши­не тра­ек­то­рии. Пусть H  — мак­си­маль­ная вы­со­та подъ­ема мяча, t  — время по­ле­та мяча до стен­ки. Тогда H= дробь: чис­ли­тель: gt в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби и L=v_x t, где v_x минус го­ри­зон­таль­ная со­став­ля­ю­щая ско­ро­сти мяча. Обо­зна­чим за t_1 время по­ле­та мяча от стен­ки до столк­но­ве­ния. Тогда L_1=v_x t_1, H минус h= дробь: чис­ли­тель: g t_1 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Ис­клю­чив время, по­лу­ча­ем

H= дробь: чис­ли­тель: L в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: L_1 в квад­ра­те конец дроби левая круг­лая скоб­ка H минус h пра­вая круг­лая скоб­ка ,

от­ку­да H= дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби h=4 м. На­чаль­ная го­ри­зон­таль­ная ско­рость

v_x= дробь: чис­ли­тель: L, зна­ме­на­тель: t конец дроби = дробь: чис­ли­тель: L ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: g конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 H конец ар­гу­мен­та конец дроби ,

вер­ти­каль­ная v_y=g t= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 g H конец ар­гу­мен­та , пол­ная на­чаль­ная ско­рость v= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: v_x конец ар­гу­мен­та в квад­ра­те плюс v_y в квад­ра­те \approx 12,6 м/с.

 

Ответ: 12,6 м/с или 12,6.

Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Упру­гие вза­и­мо­дей­ствия