2.4.7. Три шарика массы $m$ каждый соединены друг с другом одинаковыми пружинами жесткости $k$. Одновременно всем шарикам сообщили скорость $v$, направленную от центра системы. На какое наибольшее расстояние сместятся шарики в этом направлении?
К задаче $2.4.7$
Решение
Кинетическая энергия, сообщенная системе, переходит в потенциальную энергию растянутых пружин.
Кинетическая энергия системы в начальный момент времени: $$3 \cdot \frac{m v^2}{2}$$
Удлинение каждой из пружин:
$$2(\Delta x \cdot cos(30^\circ) = \Delta x \sqrt3$$
Тогда потенциальная энергия всей системы в конечный момент времени: $$3 \cdot \frac{k(\Delta x \sqrt3)^2}{2}$$
Применив закон сохранения механической энергии, получаем: $$3 \cdot \frac{m v^2}{2} = 9 \cdot \frac{k \Delta x^2}{2} \Leftrightarrow m v^2 = 3k \Delta x^2$$