Чтобы решить задачу о столкновении двух шариков, воспользуемся законом сохранения импульса и законом сохранения энергии для абсолютно упругого столкновения.
Вводим данные:
- Масса первого шарика \( m_1 = 100 \) г = 0,1 кг, скорость \( v_1 = 2 \) м/с (вправо).
- Масса второго шарика \( m_2 = 200 \) г = 0,2 кг, скорость \( v_2 = -3 \) м/с (влево, считается отрицательной).
Скорость первого шарика после столкновения: После столкновения он движется в противоположном направлении со скоростью \( v_1' = -5 \) м/с.
Сохраняем импульс: Импульс до столкновения равен импульсу после столкновения.
Импульс до столкновения: \[ P_{before} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 = (0,1 \cdot 2) + (0,2 \cdot -3) = 0,2 - 0,6 = -0,4 \text{ кг·м/с} \]
Импульс после столкновения: \[ P_{after} = m_1 \cdot v_1' + m_2 \cdot v_2' = (0,1 \cdot -5) + (0,2 \cdot v_2') \]
Подставим импульсы в уравнение: \[ -0,4 = (0,1 \cdot -5) + (0,2 \cdot v_2') \]
Упростим уравнение: \[ -0,4 = -0,5 + 0,2 \cdot v_2' \]
Решим его: \[ 0,2 \cdot v_2' = -0,4 + 0,5 \Rightarrow 0,2 \cdot v_2' = 0,1 \] \[ v_2' = \frac{0,1}{0,2} = 0,5 \text{ м/с} \]
Таким образом, скорость второго шарика после столкновения составляет \( 0,5 \) м/с в сторону движения первого шарика.