Минимальное расстояние между двумя телами, если они движутся по направлению к друг другу ( с изменяющимися скоростями), их ускорения направлены против их скорости.
Количество теплоты, которое выделится после прекращения соударения шариков, будет равно суммарной кинетической энергии системы шаров массой 8m (будем считать, что все соударения шаров - абсолютно неупругие)
сначала шар массой m со скоростью v0 соударяется с шаром массы 2m и они вместе начинают двигаться к другим покоящимся шарам. по закону сохранения импульса:
m v0 = (m + 2m) v1
v1 = v0/3
затем система из двух шаров массой 3m соударяется с шаром массы m. ЗСИ:
3 m v1 = (3m + m) v2
v2 = (3 v1)/4 = v0/4
затем система из трех шаров массой 4m соударяется с шаром аналогичной массы. ЗСИ:
сначала шар массой m со скоростью v0 соударяется с шаром массы 2m и они вместе начинают двигаться к другим покоящимся шарам. по закону сохранения импульса:
m v0 = (m + 2m) v1
v1 = v0/3
затем система из двух шаров массой 3m соударяется с шаром массы m. ЗСИ:
3 m v1 = (3m + m) v2
v2 = (3 v1)/4 = v0/4
затем система из трех шаров массой 4m соударяется с шаром аналогичной массы. ЗСИ:
4 m v2 = (4m + 4m) v3
v3 = v2/2 = v0/8
количество теплоты, которое при этом выделилось:
Q = (8m v3²)/2 = 4m * (v0²/64) = (m v0²)/16
ясно, что искомый в задаче угол можно определить как tgβ = H/L, где H - координата тела по оси OY, а L - по оси ОХ
время движения тела составляет t = (2 v0 sinα)/g ≈ 2.83 c
значит, в нужный нам момент оно пролетело время t' = 2.83 - 0.5 = 2.33 c
координаты тела в этот момент времени равны:
H = v0 sinα t' - (g t'²)/2
L = v0 cosα t'
и тогда после преобразований мы получим:
tgβ = tgα - ((g t')/(2 v0 cosα))
tgβ = 1 - (23.3/(2*20*0.707)) ≈ 0.176
и искомый угол равен β = arctg(0.176)