На горизонтальном столе лежит тело массы 𝑚1, соединенный с пружиной жесткости 𝑘. Второй конец пружины закреплен. (Решение → 38409)

Заказ №38688

На горизонтальном столе лежит тело массы 𝑚1, соединенный с пружиной жесткости 𝑘. Второй конец пружины закреплен. В это тело попадает тело массой 𝑚2, движущееся со скоростью 𝑉⃗⃗. Определить максимальную деформацию пружины, если после столкновения тела слипаются. Трением тел о поверхность стола пренебречь. Считать, что 𝑚1 ≫ 𝑚2.

Решение

Дано: 𝑚1, 𝑚2, 𝑉, 𝑘. 𝑚1 ≫ 𝑚2 𝑥𝑚 =?

До слипания тел первое из них двигался со скоростью 𝑉⃗⃗, а второе покоился (рис. 1, а). После их столкновения тела слипаются и двигаются с начальной скоростью 𝑈⃗⃗ (рис. 1, б) и останавливаются, когда пружина сжимается на максимальное значение 𝑥𝑚 (рис. 1, в). По закону сохранения импульса 𝑚2𝑉⃗⃗ = (𝑚1 + 𝑚2 )𝑈⃗⃗. Проектируем на горизонтальную ось 𝑥, получим: 𝑚2𝑉 = (𝑚1 + 𝑚2 )𝑈. Отсюда 𝑈 = 𝑚2 𝑚1 + 𝑚2 𝑉. Слипшиеся тела в начале движения обладают кинетической энергией 𝐾 = (𝑚1 + 𝑚2 )𝑈 2 2 .

На горизонтальном столе лежит тело массы 𝑚1, соединенный с пружиной жесткости 𝑘. Второй конец пружины закреплен.