Logo
Logo

Разлетающиеся зонды

Разбалловка

1  ?? При каком значении $x = x_{\text{кр}}$ произошло бы столкновение зондов, если бы двигатели на них не включались?

1. 1 Записано условие столкновения. 1.00
1. 2 Получен ответ на первый вопрос
$$x_\text{кр}=\frac{Lv_1}{\sqrt{v^2_1+v^2_2}}=\frac{3L}{\sqrt{10}}\approx0,95~L.
$$
1.00
2  ?? Найдите минимальное значение силы тяги $F_{\text{мин}}$ при котором зонды не столкнутся, если $x = x_{\text{кр}}$.

2. 1 Обосновано, что при $x=x_\text{кр}$ силы тяги не меняют направления. 1.00
2. 2 Верно описана динамика системы. 0.50
2. 3 Получен правильный ответ
$$F_{min}=\frac{m_1m_2}{m_1+m_2}\cdot{\frac{v^2_{\text{отн}_0}}{2L}}=\frac{4mv^2}{9L}.
$$
0.50
3  ?? Пусть величины сил тяги двигателей равны $F=F_{\text{мин}}+dF$ ($dF\ll{F_{\text{мин}}}$), а $x = x_{\text{кр}}$. Найдите $\textbf{вектор}$ конечной скорости первого зонда в виде $\alpha\vec{v_1}+\beta\vec{v_2}$.

3. 1 Указано, что в процессе движения вектор относительной скорости меняет направление. 0.50
3. 2 Верно описана динамика системы. 0.50
3. 3 $$v_\text{отн}=\sqrt{2}v_{\text{отн}_0}=\frac{\sqrt{20}v}{3}=\approx1,49~v,
$$
либо
$$\tau=\frac{3\sqrt{10}\left(1+\sqrt{2}\right)}{5}~\frac{L}{v},
$$
где $\tau$ - время работы двигателей.
0.50
3. 4 Указано, что векторная сумма импульсов зондов постоянна, либо
$$\Delta{p_x}=-\frac{3F\tau}{\sqrt{10}};~\Delta{p_y}=\frac{F\tau}{\sqrt{10}},
$$
где оси $x$ и $y$ направлены вдоль $\vec{v_1}$ и $\vec{v_2}$ соответственно.
0.50
3. 5 $$\alpha=\frac{1-4\sqrt{2}}{5}\approx-0,93~v.
$$
1.00
3. 6 $$\beta=\frac{4(1+\sqrt{2})}{5}\approx~1,93~v.
$$
1.00
4  ?? Пусть сила тяги двигателей равна $F$, а $x = x_1$ ($x_1>x_{\text{кр}}$). Найдите $\textbf{модуль}$ конечной скорости первого зонда относительно второго.

4. 1 Верное выражение для суммарной работы силы тяги и силы инерции.
$$A=A_{\vec{F}}+A_{\vec{F_\text{и}}}=5FL,
$$
либо для суммарной работы сил тяги
$$A=FL
$$
1.00
4. 2 Выражение для работы получено с необходимыми обоснованиями. 2.00
4. 3 $$v_\text{отн}=\sqrt{v^2_{\text{отн}_0}+\frac{2FL(m_1+m_2)}{m_1m_2}}=\sqrt{\frac{10v^2}{9}+\frac{5FL}{2m}}.
$$
1.00
4. 4 $\textit{Примечание}:$ любые ответы, полученные из некорректных рассуждений, оцениваются в ноль баллов. None