Question

Два идеально упругих шарика массами m1 и m2 вдоль одной и той же прямой со скоростями v1 и v2 . Во время столкновения шарики начинают деформироваться, и часть кинетической энергии переходит в потенциальную энергию деформации. Затем деформация уменьшается, и запасенная потенциальная энергия вновь переходит в кинетическую. Найти значение потенциальной энергии деформации в момент, когда она максимальна.

Answer 1

Энергия будет максимальна, когда после удара сравняются скорости тел(а то есть относительная скорость будет равна нулю) найдем эту скорость из закона сохранения импульса:
$m_1v_1+m_2v_2=m_1v_3+m_2v_3\\v_3=\cfrac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}$
Теперь найдем максимальную кинетическую энергию, которая равна потенциальной:
$E_{max}=\cfrac{m_1v_1^2}{2}+\cfrac{m_2v_2^2}{2}-\cfrac{(m_1+m_2)v_3^2}{2}\\v_3=\cfrac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}\\\cfrac{m_1}{2}(v_1^2-v_3^2)+\cfrac{m_2}{2}(v_2^2-v_3^2)=\\=\cfrac{m_1}{2}\left(v_1^2-\left(\cfrac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}\right)^2\right)+\cfrac{m_2}{2}\left(v_2^2-\left(\cfrac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}\right)^2\right)$
Ответ:
$E_{max}=\cfrac{m_1}{2}\left(v_1^2-\left(\cfrac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}\right)^2\right)+\cfrac{m_2}{2}\left(v_2^2-\left(\cfrac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}\right)^2\right)$