Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
Объяснение:
Дано:
m₁ = 20 г = 0,020 кг
m₂ = 3·m₁ = 0,060 кг
h₁ = 20 см = 0,20 м
v₁ - ?
u - ?
h₂ - ?
1)
Потенциальная энергия первого шарика:
Eп₁ = m₁·g·h₁ (1)
Кинетическая энергия в момент удара:
Eк₁ = m₁·v₁²/2 (2)
Приравняем (2) и (1):
m₁·v₁²/2 = m₁·g·h₁
v₁² = 2·g·h₁
v₁ = √ (2·g·h₁) = √ (2·10·0,2) = 2 м/с
2)
По закону сохранения импульса
m₁·v₁ = (m₁+m₂)·u
u = m₁·v₁ / (m₁+m₂) = m₁·v₁ / (m₁+3·m₁) = v₁ / 4 = 2 / 4 = 0,5 м/с
3)
Кинетическая энергия после удара:
Eк₂=(m₁+m₂)·u²/2
Потенциальная:
Eп₂ = (m₁+m₂)·g·h₂
(m₁+m₂)·u²/2 = (m₁+m₂)·g·h₂
u²/2 = g·h₂
h₂ = u²/(2·g) = 0,5² / 20 = 12,5·10⁻³ м или 12,5 мм
Среднюю скорость катера можно сосчитать по формуле:
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{{{S_1} + {S_2}}}{{{t_1} + {t_2}}}\]
Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{S}{{2{\upsilon _1}}} = \frac{S}{{4{\upsilon _2}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{S}{{2{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Подставим выражения для времен \(t_1\) и \(t_2\) в формулу средней скорости.
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{S}{{\frac{S}{{4{\upsilon _2}}} + \frac{S}{{2{\upsilon _2 = \frac{S}{{\frac{{3S}}{{4{\upsilon _2 = \frac{{S \cdot 4{\upsilon _2}}}{{3S}} = \frac{{4{\upsilon _2}}}{3}\]
Значит необходимая нам скорость \(\upsilon_2\) определяется по такой формуле.