Úprava 8. příkladu z FYI

This commit is contained in:
Filip Znachor 2023-06-13 21:47:10 +02:00
parent 325fe8d1bc
commit 1dcf4a789f

View file

@ -9,36 +9,45 @@ Balistické kyvadlo je tvořeno **truhlíkem s pískem zavěšeným na dlouhých
![](_assets/priklad8.svg)
- předpoklady:
- tíhové pole Země
- střela v truhlíku uvázne
- zákon zachování mechanické energie
- $W_{kin} + W_{pot} = \text{konst.}$
- zákon zachování hybnosti
- $\vec p = \text{konst.}$
- z obrázku platí
- $(l-h)^2 + d^2 = l^2$
- $\cancel{l^2} - 2lh + h^2 + d^2 = \cancel{l^2}$
- $2lh = h^2 + d^2$
- $\displaystyle \frac{2lh}{d^2} = \frac{h^2}{d^2} + 1$
- pro velká h:
- $h \ll d \implies \text{zanedbáme} \, \frac{h^2}{d^2}$
- $h = \frac{d^2}{2l}$
předpoklady
- tíhové pole Země
- střela v truhlíku uvázne
zákon zachování mechanické energie
- $W_{kin} + W_{pot} = \text{konst.}$
zákon zachování hybnosti
- $\vec p = \text{konst.}$
- v tomto případě
- $\vec{p}_\text{střela} = \vec{p}_\text{střela + kyvadlo}$
- $m \cdot v_{0} = (m+M) \cdot v_{1}$
- hybnost před srážkou `=` hybnost po srážce
z obrázku platí
- $(l-h)^2 + d^2 = l^2$
- $\cancel{l^2} - 2lh + h^2 + d^2 = \cancel{l^2}$
- $2lh = h^2 + d^2$
- $\displaystyle \frac{2lh}{d^2} = \frac{h^2}{d^2} + 1$
- pro velká l platí, že
- $h \ll d \implies \text{zanedbáme} \, \frac{h^2}{d^2}$
- $h = \frac{d^2}{2l}$
### Výpočet
$\displaystyle \frac{1}{2}\cancel{(m+M)} \cdot W^2 + 0 = 0 + \cancel{(m+M)} \cdot g \cdot h$
vyjádříme $v_{1}$ ze zákona zachování mechanické energie
- $\displaystyle \frac{1}{2}\cancel{(m+M)} \cdot v_{1}^2 = \cancel{(m+M)} \cdot g \cdot h$
- $\displaystyle \frac{1}{2} \cdot v_{1}^2 = g \cdot h$
- $v_{1}^2 = 2gh$
- $v_{1} = \sqrt{ 2gh }$
$m \cdot v_{0} = (m+M) \cdot W$
$v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot W$
- $W^2 = 2gh$
- $W = \sqrt{ 2gh }$
- $\displaystyle v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ 2gh }$ ... pro svislou výchylku h
využijeme vzorečku ze zákona o zachování hybnosti
- $m \cdot v_{0} = (m+M) \cdot v_{1}$
- $v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot v_{1}$
### Výsledek
dosadíme h
- $\displaystyle v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ \cancel{2} \cdot g \cdot \frac{d^2}{\cancel{2}l} } = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ \frac{g}{l} } \cdot d$
- pro vodorovnou výchylku d
svislá výchylka $h$
- $\displaystyle v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ 2gh }$
vodorovná výchylka $d$
- $\displaystyle v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ \cancel{2} \cdot g \cdot \frac{d^2}{\cancel{2}l} } = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ \frac{g}{l} } \cdot d$