Lunella
Rozwiązane

Kulka o masie m i prędkości V0 przebija kulę o masie M znajdująca się na końcu zwisającego i mogącego się obracać cienkiego nieważkiego pręta o długości l, a następnie z niej wylatuje z prędkością V0/2. Jaką minimalna prędkość V0 powinna mieć kulka, aby wahadło wykonało pełen obrót w płaszczyźnie pionowej?



Odpowiedź :

Najpierw z zasady zachowania pędu (pręt jest nieważki) wyznaczmy prędkość u , którą uzyskuje kula M na dole pętli:

m·vo = M·u + m·vo/2      --->       u = m·vo/(2·M)

Kula M musi dotrzeć teraz na szczyt pętli (zauważmy, że nie musi tam już mieć prędkości, bo jest zaczepiona na pręcie, a nie na sznurku). Z zasady zachowania energii mechanicznej dla tej kuli mamy:

M·u²/2 = M·g·2·L      --->      u² = 4·g·L

Po wstawieniu uzyskanego wcześniej u otrzymujemy:

m²·vo²/(4·M²) = 4·g·L

vo = (4·M/m)·√(g·L)