Количество теплоты, которое выделится после прекращения соударения шариков, будет равно суммарной кинетической энергии системы шаров массой 8m (будем считать, что все соударения шаров - абсолютно неупругие)
сначала шар массой m со скоростью v0 соударяется с шаром массы 2m и они вместе начинают двигаться к другим покоящимся шарам. по закону сохранения импульса:
m v0 = (m + 2m) v1
v1 = v0/3
затем система из двух шаров массой 3m соударяется с шаром массы m. ЗСИ:
3 m v1 = (3m + m) v2
v2 = (3 v1)/4 = v0/4
затем система из трех шаров массой 4m соударяется с шаром аналогичной массы. ЗСИ:
ясно, что искомый в задаче угол можно определить как tgβ = H/L, где H - координата тела по оси OY, а L - по оси ОХ
время движения тела составляет t = (2 v0 sinα)/g ≈ 2.83 c
значит, в нужный нам момент оно пролетело время t' = 2.83 - 0.5 = 2.33 c
координаты тела в этот момент времени равны:
H = v0 sinα t' - (g t'²)/2
L = v0 cosα t'
и тогда после преобразований мы получим:
tgβ = tgα - ((g t')/(2 v0 cosα))
tgβ = 1 - (23.3/(2*20*0.707)) ≈ 0.176
и искомый угол равен β = arctg(0.176)
сначала шар массой m со скоростью v0 соударяется с шаром массы 2m и они вместе начинают двигаться к другим покоящимся шарам. по закону сохранения импульса:
m v0 = (m + 2m) v1
v1 = v0/3
затем система из двух шаров массой 3m соударяется с шаром массы m. ЗСИ:
3 m v1 = (3m + m) v2
v2 = (3 v1)/4 = v0/4
затем система из трех шаров массой 4m соударяется с шаром аналогичной массы. ЗСИ:
4 m v2 = (4m + 4m) v3
v3 = v2/2 = v0/8
количество теплоты, которое при этом выделилось:
Q = (8m v3²)/2 = 4m * (v0²/64) = (m v0²)/16