Домашние задания: Другие предметы

помочь решить физическую задачу

Hекий однородный стержень массы m1 и длинной L находится на подвижной площадки диаметром d, массой и высотой которой можно пренебречь, движется со скоростью V1. В верхний край стержня на скорости V2 врезается шарик массой m2, удар абсолютно неупругий. L/d=16/3
Hекий однородный стержень массы m₁ и длиной L находится на подвижной площадке S диаметром d, массой и высотой которой можно пренебречь, движется со скоростью V₁. В верхний край стержня на скорости V₂ врезается шарик массой m₂, удар абсолютно неупругий. L/d=16/3.
Определить условия опрокидывания.
РЕШАЕМ:
Необходимые допущения:
1.Считаем, что d является и диаметром стержня.
2.Геометрия стержня (положение центра масс) не изменяется после прилипания к нему шарика. Это равноценно условию m₁ >> m₂.
3.Рассмотрим лишь случаи движения вдоль одной прямой: 1)шарик движется навстречу стержню; 2) шарик с большей скоростью «догоняет» его.

Условие опрокидывания: стержень должен наклониться так, чтобы его центр масс (он расположен на высоте L/2 на оси стержня, т. е. на расстоянии d/2 от стенки) перестал проектироваться на площадку S. Для этого придётся наклонить стержень сильнее, чем на такой угол α, что tgα = d/L = 3/16. Так что α = 10,6°. Ясно, что центр масс при этом поднимется на высоту:
h = (L/2)/cosα – (L/2) = (L/2)*(1/cosα – 1) = (L/2)*0,0174 = 0,0087*L.
Это вызывает увеличение потенциальной энергии стержня на величину Eкин = m₁gh = m₁g*0,0087*L
Именно такой (как минимум) кинетической энергией (относительно стержня) Екин должен обладать шарик — чтобы придать стержню требуемую энергию. При движении объектов навстречу друг другу условие опрокидывания будет:
m₂*(V₁ + V₂)²/2 ≥ m₁g*0,0087*L.
В «догоняющем» случае:
m₂*(V₁ – V₂)²/2 ≥ m₁g*0,0087*L (ясно, что V₂ > V₁).
Видим, что все зависит и от соотношений масс и скоростей, и от отношения L/d.
ЕД
Елена Дьяченко
50 330
Лучший ответ