К концам невесомого стержня длиной 45 см прикреплены два небольших однородных шара. Система устанавливается возле вертикальной стены. Нижний мяч отклоняется на очень небольшую величину от равновесия и отпускается. Какова будет скорость нижнего шара в момент отрыва верхнего шара от вертикальной стенки? Трением между горизонтальным полом и вертикальной стеной пренебрегаем.​
от

1 Ответ

Дано: длина стержня L = 45 см = 0.45 м

Найти: скорость нижнего шара в момент отрыва верхнего шара от вертикальной стенки

Решение:
Пусть масса верхнего шара равна m1, масса нижнего шара равна m2, а ускорение свободного падения равно g = 9.8 м/с^2.

Запишем закон сохранения энергии механической системы "верхний шар + нижний шар":
m1gh + m2gh = (m1 + m2) * v^2 / 2,

где h - начальная высота от нижнего шара до вертикальной стенки, v - скорость нижнего шара в момент отрыва верхнего шара.

Так как у нас система устанавливается возле вертикальной стены, то h = L.

Подставляем известные значения и находим скорость нижнего шара:
m1 * g * L + m2 * g * L = (m1 + m2) * v^2 / 2,
(m1 + m2) * v^2 / 2 = (m1 + m2) * g * L,
v^2 = 2 * g * L,
v = sqrt(2 * g * L).

Подставляем значения и получаем:
v = sqrt(2 * 9.8 * 0.45) = sqrt(8.82) ≈ 2.97 м/с.

Ответ: скорость нижнего шара в момент отрыва верхнего шара от вертикальной стенки равна примерно 2.97 м/с.
от