Задача: Тело массой 50 кг сталкивается с тележкой массой 10 кг, соединенной с пружиной жесткостью 40 Н/м. Скорость тела перед ударом 4 м/с. Определите амплитуду возникших колебаний.
Сначала найдем скорость тележки с шаром после удара, используя закон сохранения импульса:
\[m_1v_1 = (m_1 + m_2)v'\]
\[50\cdot 4 = (50+10)v'\]
\[v' = \frac{200}{60} = \frac{10}{3} \approx 3.33\text{ м/с}\]
Далее, вся кинетическая энергия системы перейдет в потенциальную энергию пружины:
\[\frac{(m_1 + m_2)v'^2}{2} = \frac{kA^2}{2}\]
\[A = \sqrt{\frac{(m_1 + m_2)v'^2}{k}} = \sqrt{\frac{60 \cdot (3.33)^2}{40}} = \sqrt{\frac{60 \cdot 11.09}{40}} = \sqrt{\frac{665.4}{40}} = \sqrt{16.635} \approx 4.08\text{ м} = 408 \text{ см}\]
Следовательно, амплитуда возникших колебаний примерно 408 см.