Георгий Мясников
Гуру
(3323)
1 месяц назад
Начнём с определения скорости составной частицы после столкновения. Так как частицы слипаются, их движение после столкновения можно описать с помощью закона сохранения импульса.
Шаг 1: Найдём скорость составной частицы после столкновения
Пусть
?
⃗
v
— скорость составной частицы после столкновения, а её масса будет равна сумме масс отдельных частиц:
?
=
?
1
+
?
2
=
2
?
+
?
=
3
?
.
M=m
1
+m
2
=2m+m=3m.
Согласно закону сохранения импульса:
?
1
?
⃗
1
+
?
2
?
⃗
2
=
?
?
⃗
.
m
1
v
1
+m
2
v
2
=M
v
.
Подставим значения:
2
?
⋅
(
1
?
⃗
+
2
?
⃗
)
+
?
⋅
(
−
8
?
⃗
−
7
?
⃗
)
=
3
?
⋅
?
⃗
.
2m⋅(1
i
+2
j
)+m⋅(−8
i
−7
j
)=3m⋅
v
.
Выполним поэлементное умножение и суммирование компонент по
?
⃗
i
и
?
⃗
j
.
По оси
?
x:
2
?
⋅
1
+
?
⋅
(
−
8
)
=
3
?
⋅
?
?
,
2m⋅1+m⋅(−8)=3m⋅v
x
,
2
?
−
8
?
=
3
?
⋅
?
?
,
2m−8m=3m⋅v
x
,
−
6
?
=
3
?
⋅
?
?
,
−6m=3m⋅v
x
,
?
?
=
−
2.
v
x
=−2.
По оси
?
y:
2
?
⋅
2
+
?
⋅
(
−
7
)
=
3
?
⋅
?
?
,
2m⋅2+m⋅(−7)=3m⋅v
y
,
4
?
−
7
?
=
3
?
⋅
?
?
,
4m−7m=3m⋅v
y
,
−
3
?
=
3
?
⋅
?
?
,
−3m=3m⋅v
y
,
?
?
=
−
1.
v
y
=−1.
Таким образом, скорость составной частицы после столкновения:
?
⃗
=
−
2
?
⃗
−
1
?
⃗
.
v
=−2
i
−1
j
.
Шаг 2: Найдём расстояние от точки столкновения через
?
=
2
с
τ=2 с
Через время
?
τ составная частица будет находиться на расстоянии
?
d от точки столкновения, которое можно определить по формуле:
?
=
∣
?
⃗
∣
⋅
?
,
d=∣
v
∣⋅τ,
где
∣
?
⃗
∣
∣
v
∣ — модуль скорости составной частицы.
Вычислим
∣
?
⃗
∣
∣
v
∣:
∣
?
⃗
∣
=
(
−
2
)
2
+
(
−
1
)
2
=
4
+
1
=
5
.
∣
v
∣=
(−2)
2
+(−1)
2
=
4+1
=
5
.
Тогда расстояние
?
d будет равно:
?
=
5
⋅
2
=
2
5
≈
4.47
м
.
d=
5
⋅2=2
5
≈4.47 м.
Ответ:
Через
?
=
2
τ=2 с составная частица будет находиться на расстоянии примерно
?
≈
4.47
м
d≈4.47 м от места столкновения.