Ελαστική κρούση και ανατροπή

Ένα σώμα Β  σχήματος ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου, μάζας 4m, είναι τοποθετημένο πάνω σε ένα οριζόντιο σταθερό τραπέζι. Πάνω του τοποθετούμε ένα όμοιων διαστάσεων σώμα Α μάζας 2m, όπως στο σχήμα.

Μεταξύ της βάσης του σώματος Β και του τραπεζιού υπάρχει τριβή με συντελεστή τριβής ολισθήσεως μ. Δεν υπάρχει τριβή μεταξύ των δύο σωμάτων Α και Β.

Μια μικρή ελαστική σφαίρα μάζας m κινούμενη οριζόντια με ταχύτητα v κατά μήκος μιας νοητής ευθείας, που διέρχεται από το κέντρο μάζας του σώματος Β και είναι κάθετη στην κατακόρυφη πλευρά του, συγκρούεται ελαστικά με το σώμα Β, σε ύψος d πάνω από την επιφάνεια του τραπεζιού.

Α. Η ελάχιστη τιμή της ταχύτητας v (ας την συμβολίσουμε με υ₀)  για να ανατραπεί το σώμα Α είναι:

                                    α. 5√ 6μgd   ,     β.   ⁵⁄₂ √ 6μgd   ,    γ. 5√ 3μgd  

Β.  Αν v = 2υ₀, η απόσταση L (από το σημείο Λ της επιφάνειας του τραπεζιού) του σημείου όπου θα πέσει το μικρό σφαιρικό σώμα μετά την κρούση, είναι:

                                  α. 6d√ 3μ   ,      β. 12d√ 3μ   ,          γ. 3d√ 6μ   

Σε κάθε ερώτηση να επιλέξετε το γράμμα που αντιστοιχεί στην ορθή απάντηση και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.
Αγνοήστε το ρόλο της τριβής στον αμελητέο χρόνο που διαρκεί η κρούση. Θεωρείστε απεριόριστη την έκταση της επιφάνειας του τραπεζιού. 

(Θέμα από τις κρατικές εξετάσεις  Jee-Advanced των Ινδιών,  διασκευή και απόδοση προσαρμοσμένη στις απαιτήσεις των Πανελληνίων: Τάσος Τζανόπουλος). 

Απάντηση: