Естественные науки

Люди добрые! Помогите решить задачку на закон сохранения импульса, пожалуйста.

На гладкой горизонтальной плоскости лежит шар массой М. На него налетает шар такого же радиуса, движущийся под углом альфа к линии, проходящей через центры шаров. Масса второго шара - м. Под каким углом бета отскочит налетающий шар после абсолютно упругого удара?
пусть линия центров масс в момент удара - это ось X
тогда налетающий шар 1 массы м - имеет скорость
V1x = V1 cos(a)
V1y = V1 sin(a)
второй шар и по X и по Y имеет V2 = 0

после удара
V1y ' = V1y - сохраняется, т. к. абс. упр. удар и P1y + 0 = P1y ' + 0
а по x - получим из закона сохранения импулься:
m V1x + M *0 = m V1x ' + MV2x'
перейдем в систему отсчета центра масс, движущуюся со скоростью
Vo = V1х/(m+M)
импульсы шаров будут: m v1x = m(V1x - Vo), M v2x = - M Vo
после абс. упр. удара шары обмениваются импульсами, получим
mv1x' = - Vo * M; Mv2x' = (V1x - Vo)m

переходим обратно в первоначальную систему отсчета

V1x' = Vo (1-M/m) = V1x (m-M)/(m+M) // знак "-" обратный отскок

угол бетта будет найден из ctg(b) = V1х' / V1y'

ctg(b) = (M-m)/(M+m) cos(a) / sin(a) = (M-m)/(M+m) ctg(a)

как легко видеть при одинаковых массах - V1x'=0 и угол b = 90
а при M>>m - угол b=a (как от стенки)
Анюта Сергеева
Анюта Сергеева
10 342
Лучший ответ
Импульс первого шара=0.
Импульс второго шара равен m*v.
Возьмём за ось х линию соединяющую центры шаров в начальный момент времени.
m1v1cos(a)+0=m1v1'cos(b)+m2v2'cos(c)
cos(b)=(m1v1cos(a)-m1v1'*m2v2cos(c))/(m1v1)
b=arccos(b)