29

Решение: Удар шарика о брусок

ЕГЭ · Физика · Задание 29 · Динамика и гравитация
ВысокаяФИПИ61681EРазвёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Маленький шарик массой $m = 0{,}3\ \text{кг}$ подвешен на лёгкой нерастяжимой нити длиной $l = 0{,}9\ \text{м}$, которая разрывается при силе натяжения $T_0 = 6\ \text{Н}$. Шарик отведён от положения равновесия, показанного на рисунке пунктиром, и отпущен. Когда шарик проходит положение равновесия, нить обрывается, и шарик тут же абсолютно неупруго сталкивается с бруском массой $M = 1{,}5\ \text{кг}$, лежащим неподвижно на гладкой горизонтальной поверхности стола. Какова скорость $u$ бруска после удара? Считать, что брусок после удара движется поступательно.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

В момент прохождения положения равновесия шарик движется по окружности радиуса $l$. Направление к центру окружности совпадает с направлением силы натяжения нити.

$$T_0 - mg = \frac{mv^2}{l}$$
2

Из условия разрыва нити найдём скорость шарика непосредственно перед ударом. Принимаем $g = 10\ \text{м/с}^2$.

$$v^2 = \frac{(T_0 - mg)l}{m} = \frac{(6 - 0{,}3 \cdot 10) \cdot 0{,}9}{0{,}3} = 9$$
3

Следовательно, скорость шарика перед ударом равна:

$$v = 3\ \text{м/с}$$
4

Удар абсолютно неупругий, поэтому после удара шарик и брусок движутся вместе с одной скоростью $u$. В горизонтальном направлении внешние силы отсутствуют, поэтому сохраняется импульс системы.

$$mv = (m + M)u$$

Подставим значения масс и скорость шарика:

$$u = \frac{mv}{m + M} = \frac{0{,}3 \cdot 3}{0{,}3 + 1{,}5} = 0{,}5\ \text{м/с}$$
Ответ

Скорость бруска после удара равна $0{,}5\ \text{м/с}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать силу тяжести при составлении уравнения движения шарика в нижней точке.

Использовать закон сохранения механической энергии во время абсолютно неупругого удара.

Записывать в законе сохранения импульса только массу бруска, не учитывая шарик после удара.

Закрепить приёмВ теме «Динамика и гравитация» ещё 238 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 29 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Динамика и гравитация»: в ней 239 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.