### Zadání Balistické kyvadlo je tvořeno **truhlíkem s pískem zavěšeným na dlouhých drátech**. Vstřelíme-li do truhlíku projektil, kyvadlo se vychýlí, a **na základě této výchylky určete rychlost střely**. - $M$ - hmotnost bal. kyvadla - $l$ - délka závěsu - $m$ - hmotnost střely - $v_{0} = \, ?$ ![](_assets/priklad8.svg) předpoklady - tíhové pole Země - střela v truhlíku uvázne zákon zachování mechanické energie - $W_{kin} + W_{pot} = \text{konst.}$ zákon zachování hybnosti - $\vec p = \text{konst.}$ (hybnost) - v tomto případě - $\vec{p}_\text{střela} = \vec{p}_\text{střela + kyvadlo}$ - $m \cdot v_{0} = (m+M) \cdot v_{1}$ - hybnost před srážkou `=` hybnost po srážce z obrázku platí - $(l-h)^2 + d^2 = l^2$ - $\cancel{l^2} - 2lh + h^2 + d^2 = \cancel{l^2}$ - $2lh = h^2 + d^2$ - $\displaystyle \frac{2lh}{d^2} = \frac{h^2}{d^2} + 1$ - pro velká l platí, že - $h \ll d \implies \text{zanedbáme} \, \frac{h^2}{d^2}$ - $\displaystyle h = \frac{d^2}{2l}$ ### Výpočet vyjádříme $v_{1}$ ze zákona zachování mechanické energie - $\displaystyle \frac{1}{2}\cancel{(m+M)} \cdot v_{1}^2 = \cancel{(m+M)} \cdot g \cdot h$ - $\displaystyle \frac{1}{2} \cdot v_{1}^2 = g \cdot h$ - $v_{1}^2 = 2gh$ - $v_{1} = \sqrt{ 2gh }$ využijeme vzorečku ze zákona o zachování hybnosti - $m \cdot v_{0} = (m+M) \cdot v_{1}$ - $v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot v_{1}$ ### Výsledek rychlost střely podle svislé výchylky $h$ - dosazení do vzorce pro $v_{0}$ podle zákona o zachování hybnosti - $\displaystyle v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ 2gh }$ rychlost střely podle vodorovné výchylky $d$ - pro zjištění $h$ dosadíme vzorec pro jeho výpočet z $d$ - $\displaystyle v_{0} = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ \cancel{2} \cdot g \cdot \frac{d^2}{\cancel{2}l} } = \frac{m+M}{m} \cdot \sqrt{ \frac{g}{l} } \cdot d$