A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Megoldás. Feltételezve, hogy a golyók sugara sokkal kisebb, mint a távolság, a kezdőpillanat és az ütközés között s idő telik el. Az ütközés során érvényes a lendületmegmaradás törvénye, és mivel az ütközés pillanatszerű és tökéletesen rugalmas, a rendszer összes mechanikai energiája is változatlan marad. A golyók között fellépő nagy erőlökések nem tudják hirtelen megváltoztatni a golyók perdületét (hiszen mindkét erő hatásvonala átmegy a golyók középpontján), emiatt nem csak az összenergia, hanem a két golyó transzlációs mozgásához tartozó energia is változatlan marad. A lendületmegmaradás következtében a két golyó ütközés utáni sebessége ugyanakkora nagyságú kell legyen, s mivel a transzlációs mozgás összenergiája sem változott meg, ez a sebesség csakis lehet. A golyók tehát az ütközés során megtartják eredeti szögsebességüket ( a golyók sugara), a tömegközéppontjuk sebessége pedig az ütközés előtti érték -szerese lesz. Vizsgáljuk a továbbiakban az egyik, mondjuk a bal oldali golyó csúszva gördülő mozgását (a másik golyó szimmetrikus mozgást végez). Tekintsük ezen golyó ütközés előtti sebességét és szögsebességét pozitívnak; az ütközés után a golyó sebessége , szögsebessége pedig lesz. A golyó transzlációs- és forgómozgását megváltoztató egyedüli erő a súrlódási erő (hiszen a gravitációs erő és a talaj kényszerereje azonos nagyságú, de egymással ellentétes irányú). A súrlódási erő nagysága , és a mozgásegyenletek (Figyelembe vettük, hogy a súrlódási erő a tömegközéppont negatív sebességének nagyságát csökkenti, tehát a sebességet növeli, a pozitív szögsebességét pedig csökkenti.) A mozgásegyenletek alapján a golyó gyorsulása , szöggyorsulása pedig ( miatt) lesz. A golyó tömegközéppontjának sebessége tehát a golyó szögsebessége pedig módon változik. Számítsuk ki, hogy az ütközéstől számítva mennyi idő múlva alakul ki a tiszta gördülés feltétele! A fenti egyenletekből azaz A golyók sebessége a csúszva gördülés befejeztekor az átlagsebessége pedig lesz, tehát a fentebb kiszámított idő alatt utat tesz meg a talajon. A továbbiakban a golyók egyenletes (tisztán gördülő) mozgást végeznek, tehát a kérdéses helyzetig utat idő alatt tesznek meg. Összegezve a kapott részidőket megállapíthatjuk, hogy a golyók a megadott pillanattól számított múlva lesznek ismét távolságra egymástól. |