РУҚА
EDA6E2

Шешімі: Полный оборот после удара

ЕГЭ · Физика · Энергия және импульс
ЖоғарыФИПИТолық шешім≈ 8 минутТалдау 5 қадам
Условие

В маленький шар массой $M = 250\ \text{г}$, висящий на нити длиной $l = 50\ \text{см}$, попадает и застревает в нём горизонтально летящая пуля массой $m = 10\ \text{г}$. При какой минимальной скорости пули шар после этого совершит полный оборот в вертикальной плоскости? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Тапсырманы ашып, өзіңіз шешіңіз
Дальше ответЕгер әлі шешіп жатсаңыз – кеңестерден бастаңыз: олар жауапқа жетелейді, бірақ оны ашпайды.
К подсказкам

Шешім по шагам

5 қадам
1

Обозначим через $V$ скорость шара с застрявшей пулей сразу после удара, а через $u$ — начальную скорость пули. При ударе сохраняется горизонтальная составляющая импульса системы:

$$mu = (M+m)V$$
2

Чтобы нить оставалась натянутой в верхней точке, минимальная скорость шара там должна удовлетворять условию:

$$v_{\text{в}}^2 = gl$$
3

По закону сохранения механической энергии между нижней и верхней точками траектории:

$$\frac{(M+m)V^2}{2} = \frac{(M+m)v_{\text{в}}^2}{2} + (M+m)g(2l)$$
4

Подставляя условие минимальной скорости в верхней точке, получаем минимальную скорость сразу после удара:

$$V^2 = 5gl$$

Выразим скорость пули из закона сохранения импульса и подставим значения:

$$u = \frac{M+m}{m}\sqrt{5gl} = \frac{0{,}250+0{,}010}{0{,}010}\sqrt{5\cdot 10\cdot 0{,}50} = 26\cdot 5 = 130\ \text{м/с}$$
Жауап

Минимальная скорость пули равна $130\ \text{м/с}$.

Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Используют закон сохранения механической энергии непосредственно во время неупругого удара.

Считают достаточным условие достижения верхней точки без учёта натяжения нити.

Забывают, что центр масс поднимается на высоту $2l$ при переходе из нижней точки в верхнюю.

Не учитывают массу пули в общей массе шара после удара.

Закрепить приёмВ теме «Энергия және импульс» ещё 147 тапсырма — жауабымен және дәл осындай талдауымен.
Жаттығу

Как решать тапсырма по теме «Энергия және импульс»

Бұл есептің талдауы келесіге бөлінген: 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Жауап есептеулердің жанында келтірілген, олардың орнына емес.

Задача из темы «Энергия и импульс»: в ней 148 задач, и у каждой есть такой же разбор. Тіркеу қажет емес.