Question

Две абсолютно гладкие стальные плиты высотой 1,00 м помещены рядом и образуют щель шириной 4 см. В щель попадает горизонтально движущийся со скоростью 1,5 м/с стальной шарик диаметром 5 мм. Направление шарика перед попаданием в щель перпендикулярно щели. Сколько раз шарик ударится о стенки, пока не достигнет пола? Считать абсолютно упругим удар шарика о стенку и для каждого столкновения выполняется закон отражения. Построить график скорости движения шарика и траекторию движения шарика.

Answer 1

Так как удары упругие, выполняется закон сохранения энергии

Answer 2

Для решения данной задачи мы можем разбить движение шарика на несколько этапов:

1. Шарик подлетает к щели и сталкивается со стенкой пластины.
2. Шарик движется внутри щели между пластинами.
3. Шарик вылетает из щели и движется вниз, пока не достигнет пола.

Давайте пошагово рассмотрим каждый этап:

1. При ударе шарика о стенку пластины он отразится, и его скорость по вертикали останется неизменной (0 м/с), а по горизонтали изменится согласно закону отражения: угол падения равен углу отражения.

2. Внутри щели шарик движется горизонтально со скоростью, равной его начальной горизонтальной скорости (1.5 м/с).

3. После выхода из щели, шарик начинает движение вниз под действием свободного падения. Его вертикальная скорость увеличивается на 9.8 м/с^2 каждую секунду.

Теперь мы можем посчитать, сколько раз шарик ударится о стенки до достижения пола:

1. Удар о верхнюю стенку: шарик отразится и двигается горизонтально.
2. Удар о нижнюю стенку: шарик отразится и двигается горизонтально.
3. Удар о верхнюю стенку: шарик отразится и двигается горизонтально.
4. Удар о нижнюю стенку: шарик отразится и двигается горизонтально.

После этого шарик вылетает из щели и начинает движение вниз, не сталкиваясь больше со стенками.

Теперь мы можем построить график скорости движения шарика и его траекторию. Горизонтальная скорость остается постоянной, а вертикальная скорость увеличивается на 9.8 м/с^2 каждую секунду, пока шарик не достигнет пола.

Траектория будет начинаться с горизонтального движения, затем шарик будет отскакивать от верхних и нижних стенок щели, пока не начнет движение вниз.

Обратите внимание, что для более точного построения графика и траектории требуется учесть времена отражения от стенок и воздействие свободного падения в вертикальном направлении.