2.7.41. Тонкий стержень массы $m$ и длины $l$ лежит на гладкой горизонтальной поверхности. Пластилиновый шарик массы $m$ со скоростью $v$, перпендикулярной стержню, ударяется об один из его концов и прилипает к нему. Какое количество теплоты выделится при таком ударе?
Решение
После удара система будет двигаться как и поступательно, так и вращательно.
Запишем закон сохранения энергии с учетом теплоты:
$$\frac{mv^2}{2}=Q+\frac{I\omega^2}{2}+mu^2$$
Закон сохранения импульса:
$$mv=2mu$$
Найдем скорость центра масс после удара:
$$u=\frac{v}{2}$$
Запишем закон сохранения момента импульса:
$$mvx=I\omega$$
Расстояние от конца стержня до центра масс:
$$x=\frac{l}{4}$$
Момент инерции стержня относительно нового центра масс, по теореме Штейнера: