Logo
Logo

200. Соударения

Вернуться

20 Стенки замкнутого сосуда первоначально имеют температуру $T_1$. Сосуд заполняют газом с температурой $T$.

В каком случае газ оказывает более высокое давление на стенки сосуда: если $T_1 < T$ или если $T_1 > T$?

45 Два упругих шара массами $m_1$ и $m_2$ удерживают один над другим с незначительным зазором (см. рис). Затем их одновременно отпускают, и они падают на землю.

a Каким должно быть отношение $m_1/m_2$, при котором верхний шар в конечном счете получает наибольшую часть всей энергии?

b Какое отношение масс является необходимым, чтобы верхний шар подпрыгнул так высоко, насколько это возможно?

46 Демонстрационная игрушка состоит из почти касающихся друг друга стальных шаров с массами $M, \mu, m$, подвешенных так, что их центры лежат на общей горизонтали. Шар массой $M$ отклоняют в сторону в их общей плоскости, пока его центр не поднимется на высоту $h$, и отпускают.

a Считая, что столкновения абсолютно упругие и что $M\ne m $ , найдите массу шара $\mu$, при которой шар массой $m$ поднимется до наибольшей высоты.

b Какова эта высота?

Множественные — столкновения шаров не учитывать.

47 Две одинаковые гантели движутся друг к другу без вращения по горизонтальному столу на воздушной подушке (см. рис). Каждую гантель можно рассматривать как две точечные массы $m$, скрепленные невесомым стержнем длиной $2l$.

a Опишите движение гантелей после их упругого столкновения.

b Изобразите зависимости скоростей центров масс гантелей от времени.

48 Две одинаковые маленькие шайбы $A$ и $B$ могут скользить без трения по льду замерзшего озера. Они соединены легкой, нерастяжимой, но упругой нитью длиной $\sqrt{2}L$. В момент времени $t=0$ шайба $A$ покоится в точке с координатами $(0,0)$, а шайбе $B$, которая находится в точке с координатами $(L, 0)$, сообщают скорость $v$ вдоль оси $y$ в положительном направлении.

Определите координаты и скорости шайб $A$ и $B$ в моменты времени $t_1=2L/v$ и $t_2=100L/v$.

71 Две маленькие бусинки могут скользить без трения по длинным параллельным горизонтальным стержням, расстояние между которыми $d$ (см. рис). Бусинки имеют массы $m$ и $M$ и электрические заряды $q$ и $Q$ соответственно. Сначала бусинка массой $M$ покоится, а другая, находясь далеко от первой, начинает приближаться к ней со скоростью $v_0$.

Опишите последующее движение бусинок.

72 Много бусинок с одинаковыми массами находятся в покое на длинном горизонтальном стержне. Расстояния между любыми соседними бусинками одинаковы. Бусинки могут двигаться без трения. На левую бусинку начинает действовать постоянная, горизонтальная, направленная вправо сила $F$.

a Каковы скорости левой бусинки и фронта «ударной волны», которая будет распространяться спустя некоторое время, если удары считать абсолютно неупругими?

b Каковы скорости левой бусинки и фронта «ударной волны», которая будет распространяться спустя некоторое время, если удары считать абсолютно упругими?

93 Атомы бора с массовым числом $A = 10$ и пучок неизвестных частиц сталкиваются на встречных курсах внутри ускорителя ионов, имея одинаковые скорости. Максимальный угол рассеяния атомов бора составляет $30^\circ$.

Из каких атомов состоит пучок неизвестных частиц?

Считать, что скорости всех частиц много меньше скорости света.

94 Бильярдный шар катится без проскальзывания и ударяет точно такой же неподвижный шар. Считая удар центральным и абсолютно упругим, опишите движение шаров после столкновения.

Докажите, что конечные параметры движения не зависят от коэффициента трения скольжения между шарами и бильярдным столом.

Трение качения незначительно.

144 Представьте себе цилиндрическое тело, которое может двигаться без трения по прямому проводу, параллельному его оси симметрии, как показано на рисунке. Крошечные частицы, перемещающиеся горизонтально со скоростью $v_0$, бомбардируют тело равновероятно слева и справа. Столкновения с правым торцом цилиндра абсолютно упругие, в то время как с левым - абсолютно неупругие, хотя частицы и не прилипают к цилиндру после столкновения.

a Какова скорость цилиндра спустя длительное время?

b Какова скорость цилиндра спустя очень длительное время?

194 В эксперименте по комптоновскому рассеиванию неподвижные электроны бомбардируются фотонами, энергия которых равна энергии покоя электрона.

a Найдите угол между рассеянными фотонами и электронами, импульсы которых имеют одинаковую величину.

b Какова скорость таких электронов?

195 Рентгеновские фотоны рассеяны на угол $90^\circ$ первоначально покоящимися электронами. Как изменилась длина волны фотонов?