Домашние задания: Другие предметы

Помогите ПОЖАЛУЙСТА решить задачку по физике!! Второй день пытаюсь, фигня выходит.

"В неподвижно висящей на нити длиной 40 см груз массой 81 гр. попадает летящая горизонтально пластилиновая пуля массой 9 гр. В результате чего груз с прилипшей к ней пулей начинает совершать колебания. Максимальный угол отклонения нити от вертикали при этом = 60 градусов.
Какова скорость пули перед попаданием в груз??? "

Буду очень признателен за подробное решение, а не только за конечный ответ. С меня печенька)
http://znanija.com/task/12643802 здесь такая же задача
Анна Шведина
Анна Шведина
780
Лучший ответ
Дано
m₁ =9=9*10⁻³ - масса пули
M = 81=81*10⁻³ - масса груза маятника
α =60° - максимальный угол отклонения.
l - 40 см=0,4 м - длина подвеса.
Найти v₁ - начальную скорость пули.

Ладно выполним рисунок и приведем общие соображения.
До столкновения пули с грузом общий импульс системы равен импульсу пули.
p_1=m_1 \cdot v_1 (1)
После столкновения груз начинает движение вместе с пулей со скорстью v₂ и импульс системы будет равен:
p_2=(M+m_1)\cdot v_2 (2)
Далее груз начнет отклоняться на нити, при этом он будет подниматься. Отклоняться он будет до тех пор, пока вся кинетическая энергия груза и пули не перейдет в их потенциальную энергию.
E_{k2}=E_{p3}
\frac{(M+m_1)v_2^2}{2}=(M+m_1)gh (3)
Выразим высоту подъема h через длину нити l и угол отклонения α получим.
h=CC_1=l-OC_1=l-l\cdot cos( \alpha )=l(1-cos( \alpha )) (4)

Теперь, используя закон сохранения импульса выразим из (1) и (2) скорость v₁:
p_1=p_2
m_1v_1=(m_1+M)v_2
v_1=(m_1+M)v_2/m_1 (5)

Из (3) (4) выразим v₂ через угол отклонения и длину нити.
\frac{(M+m_1)v_2^2}{2}=(M+m_1)gh=(M+m_1)gl(1-cos( \alpha ))
v_2= \sqrt{ 2gl(1-cos( \alpha ))} (6)
Подставим в (5) выражение для скорости v₂ (6).

v_1= \frac{(M+m_1)}{m_1} \cdot \sqrt{ 2gl(1-cos( \alpha ))} (7)
Ну что ж нужная формула получена. Подставим туда числа, какие есть.
v_1= \frac{(M+m_1)}{m_1} \cdot \sqrt{ 2gl(1-cos( \alpha ))}= \frac{(81+9)}{9} \cdot \sqrt{ 2\cdot 9,8(1-cos( 60^o ))}\cdot \sqrt{l} =10 \cdot \sqrt{ 2\cdot 9,8(1- \frac{1}{2} )}\cdot \sqrt{l} =10 \cdot \sqrt{ 9,8}\cdot \sqrt{l}\approx 31,30 \cdot \sqrt{0,4} \approx 19,8 м/с

Т. е. зная длину подвеса, можно по углу отклонения рассчитать начальную скорость.
У нас в лабараторке мы вообще напрямую замеряли высоту подъема.
Ответ: v₁≈19,8 м|c.
Катя Куприна Спасибо большое))) что-то не догадался погуглить)