ВУЗы и колледжи

Задача по физике на закон сохранения импульсов повышенной сложности

Частица массы 2m, летевшая со скоростью v и имевшая внутреннюю энергию W0, распалась на два осколка одинаковой массы m с одинаковыми внутренними энергиями W1. Найти максимально возможный угол разлета осколков, если известно, что mv2 > W0.

Какую роль в этой задаче играет внутренняя энергия? На что опираться при поиске угла?
1. С энергией все понятно - Полная энергия (Екин + Wвнутр) сохраняется.
2. Далее закон сохр. импульса. + Некие соображения о механизме распада.

При распаде осколки взаимодействуют - отталкиваются друг от друга. Можно представить, что изначально они соединялись сжатой пружиной (и 1/2kx^2 входила во внутреннюю энергию)

Рассмотрим один предельный случай - они просто разделились без отталкивания (обрезали невесомую нить, соединяющую их "ножницами). Ничего не изменилось, ни W, ни скорость, ни направление)

Было отталкивание. Если "ось пружины" (следовательно, и направление сил отталкивания) в направлении вектора скорости - то одно тело ускорилось, другое - притормозило. Угол разлета - ноль.
Понятно, что максимальный угол разлета, когда максимальны составляющие скорости перпендикулярные первоначальной. Т. е. ось пружины "поперек".
Вывод:
Ось Х - в направлении начальной скорости, Y - перпендикулярно ей.
1. Составляющая скорости Х не изменяется и остается v у обоих осколков.
2. Приобретенная Vy у осколков одинакова, на оба осколка действовала одинаковая сила в течение одного промежутка времени (3-й закон)
Т. к. V^2 = Vx^2 + Vy^2
изменение Екин равно 2 (1/2 mVy^2) = mVy^2 и равно изменению внутренней
Отсюда mVy^2 = Wo - 2W1
Тангенс половинного угла = Vy/Vx
Я решил, что последнее условие - это у Вас описка. Должно быть mv^2>Wo

Тогда имеем [Vy/Vx]^2 = (Wo-2W1) / mv^2 < (Wo - 2W1)/Wo = dW/Wo
Угол максимален, если w1=0, ---> dW=Wo -----> tg < 1 ----> половин. угол < 45 ----> угол разлета < 90
Клара Ишмухаметова
Клара Ишмухаметова
10 157
Лучший ответ
Ответ m*v1*cos(a)+m*v2*cos(b)=2*m*v0; m*v1*sin(a)=m*v2*sin(b);
m*v0^2+W0=0.5*m*(v1^2+v2^2)+2*W; ((m*v1)^2+(m*v2)^2-2*m^2*v1*v2*cos(pi-a-b)=4*(m*v0)^2; Это все, что я смог написать, используя вашу информацию! опробуйте решить!
Илья Кулев
Илья Кулев
54 320