Какова сила удара в следующих ситуациях? a) Шарик пластилиновый (абсолютно неупругий удар). б) Шарик и плоскость

Хорошо, давайте рассмотрим каждую из ситуаций подробнее.

а) В случае пластилинового шарика, имеющего абсолютно неупругий удар, сила удара определяется законом сохранения импульса. Если пластилиновый шарик массой \( m \) движется со скоростью \( v_1 \) и после удара останавливается, его скорость становится равной нулю, а плоскость оказывает на него силу удара \( F \). Закон сохранения импульса гласит, что сумма начального и конечного импульса системы должна оставаться неизменной: \( m \cdot v_1 = m \cdot 0 + F \cdot \Delta t \), где \( \Delta t \) - длительность удара.
Из этого уравнения можно найти силу удара \( F \):
\[ F = \frac{{m \cdot v_1}}{{\Delta t}} \]

б) В случае упругого удара шарика массой \( m \) о плоскость из стали, сила удара также определяется законом сохранения импульса. В этом случае после удара шарик отскакивает обратно с той же скоростью, с которой он столкнулся с плоскостью. Таким образом, его первоначальная скорость \( v_1 \) и скорость обратного движения \( v_2 \) после удара будут одинаковыми по модулю, но противоположными по направлению.
Закон сохранения импульса в этом случае можно записать как: \( m \cdot v_1 = m \cdot (-v_2) + F \cdot \Delta t \).
Мы также знаем, что плоскость отдает все свои импульсы и поэтому импульс шарика до удара равен импульсу шарика после удара. То есть \( m \cdot v_1 = m \cdot (-v_2) \). Подставим это в уравнение:
\( m \cdot (-v_2) + F \cdot \Delta t = 0 \).
Мы можем найти силу удара \( F \):
\[ F = \frac{{m \cdot v_1 + m \cdot v_2}}{{\Delta t}} \]

в) В случае пластмассового шарика, который после удара поднимается на высоту 12 см, мы можем использовать закон сохранения механической энергии.
Изначальная механическая энергия шарика равна его кинетической энергии \( E_1 = \frac{1}{2} m v_1^2 \), где \( m \) - масса шарика, \( v_1 \) - его скорость до удара. После удара шарик останавливается и поднимается на высоту 12 см (или 0,12 м). Его окончательная потенциальная энергия равна \( E_2 = m \cdot g \cdot h \), где \( g \) - ускорение свободного падения, а \( h \) - высота подъема.
Закон сохранения механической энергии гласит, что начальная механическая энергия должна быть равна окончательной: \( E_1 = E_2 \).
Подставим значения и рассчитаем силу удара \( F \):
\[ \frac{1}{2} m v_1^2 = m \cdot g \cdot h \Rightarrow F = 2 \cdot m \cdot g \cdot h \times \frac{1}{{\Delta t}} \]

Таким образом, мы можем рассчитать силу удара во всех трех ситуациях, используя необходимые формулы и известные значения переменных. Это поможет нам понять, как в каждой ситуации проявляется сила удара.