The solution at revision #20456 of , by igor. This is not the current version.

Условие

3.8.11. Два упругих стержня из одинакового материала и одинакового сечения, но разной длины и движутся навстречу друг другу со скоростью . Определите скорость центров масс этих стержней после их столкновения.

К задаче $3.8.11$
К задаче

Решение

По идее задачи можем в каждом стержне вначале считать циркуляцию частичных бегущих волн ширины стержней, которые как змейки туда-сюда отражаются с учетом приема задачи (при отражении меняется знак деформации). Каждая частичная прямоугольная волна перемещается по стержню противоположно другой частичной и имеет скорость частиц в соответствующем направлении.

В момент касания эти частичные волны-змейки в месте контакта уже проходят без изменений.

Кто понял этот подход понимает, что сжатие короткого стержня заканчивается через время , где есть скорость бегущих волн в стержнях.

Через короткий стержень разожмется и приобретет влево (в общих чертах: в короткий вошла частичная волна сжатия длинного стержня со своей противоположной скоростью и после отражения от свободной границы короткого успела дойти до границы касания с деформацией противоположного знака).

Далее записываем закон сохранения импульса системы:

где есть проекция конечной скорости центра масс длинного на направление начальной скорости длинного.

Отсюда

и с учетом для модуля:

Литература

[1] Сивухин. Д.В. Механика. 1979. (Механика упругих тел.)

Ответ