Feladat: 1284. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Szabó András 
Füzet: 1975/december, 238 - 239. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Szabadesés, Tökéletesen rugalmas ütközések, Ütközés fallal, Konvergens sorok, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1975/április: 1284. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Az elejtéstől számítva 2h/g idő telik el az első pattanásig. Ütközéskor a golyó elveszti mechanikai energiájának (1-y)-szorosát. (Ezt az (1-y)-t akarjuk meghatározni.) Az eredeti energiának csak y-szorosa marad meg, s ezért a golyó yh magasságra fog emelkedni. A következő ütközésig eltelt idő tehát 22hy/g. Most is az fog történni, hogy az előző magasság y-szorosára, tehát y2h-ra emelkedik a golyó. Az eltelt idő 22hy2/g, az előző, y-szorosa. A pattanás végtelen sokszor megismétlődik, s a két földetérés között eltelt idő mindig y-szor lesz kisebb (definíció szerint y<1). Az egész jelenség t ideig tart, tehát

2hg+22hyg+22hy2g+22hy3g+...=t.
(Ez az egyenlet azt fejezi ki, hogy végtelen sok pattanás teljes ideje véges, ugyanis az emelkedési magasság és így a két pattanás között eltelt idő nagyon gyorsan csökken.)
Átrendezve:
22hgy(1+y+y2+...)=t-2hg.
A zárójelen belül mértani sor áll. y<1, ezért a sor összege véges: 11-y.
y-ra megoldva:
y=t-2hgt+2hg.
Az adatokat behelyettesítve y=4/5, vagyis y=0,64. Egy pattanáskor az energia 1-y=0,36-szorosa, tehát 36%-a alakul át nem mechanikai energiává.
 

  Szabó András (Miskolc, 2. sz. Ipari Szakközépisk., II. o. t.)