Решение на момент правки #5753 от , автор astrosander. Это не текущая версия.
К задаче $3.3.19$
Решебник Савченко

Решение задач из Савченко О.Я.

Aliaksandr Melnichenka
October 2023

    <h3 id="back-link"><a href="/ru#3.3">$\leftarrow$Назад</a></h3>

    <h3> Условие: </h3>

    <p>     
    	$3.3.19.$ Пуля массы $m$, летящая со скоростью $v$, попадает в тело массы $M$, связанное со стенкой пружиной жесткости $k$, и застревает в нем. Выбрав момент попадания пули за начало отсчета времени, найдите зависимость скорости и координаты тела от времени.
    </p>

		<h3> Решение: </h3>

    <p>
        Пуля массой $m$ летит со скоростью $m$ в брусок массой $M$ и застревает в нём
    </p>
    <p>
        Скорость которую приобретает система "Брусок-пуля" найдём из закона сохранения импульса
        $$mv = (m+M)u$$
        $$u_0 = v \frac{m}{m+M}$$
        После соударения скорость меняется гармонически по закону
        $$u(t)=u_0 \cos \omega t \quad \text{(1)}$$ 
        Где цикловую частоту $\omega$ пружинного маятника массой $m+M$ найдём как
        $$\omega = \frac{k}{m+M}$$
        Подставляем в $(1)$
        $$\boxed{u(t)=v\frac{m}{m+M}\cos\sqrt{\frac{k}{m+M}}t} \quad (2)$$ 
        Координату найдем интегрируя $(1)$
        $$x(t)= u_0 \int  \cos (\omega t) dt$$ 
        $$x(t)=\frac{u_0}{\omega} \sin \omega t$$ 
        $$\boxed{x=\frac{mv}{\sqrt{k(M+m)}}\sin\sqrt{\frac{k}{m+M}}t}$$
    </p>

    <h4>
    	Ответ: 
    </h4>
    <p>$$v=\frac{mv}{m+M}\cos\sqrt{\frac{k}{m+M}}t$$
    $$x=\frac{mv}{\sqrt{k(M+m)}}\sin\sqrt{\frac{k}{m+M}}t$$</p>

    <footer class="row container">
  <br>
    <p>
        <small> © <strong>Savchenko Solutions</strong>, 2023-2024 <br></small>
    </p>
    <p>
        <small>Все права принадлежат авторам. <br> Коммерческое использование материалов — с письменного разрешения авторов. <br> alex@savchenkosolutions.com <br></small>
    </p>
</footer>