Археологи нашли на дне озера глубиной 2м старую гранитную колонну. Какую работу нужно совершить, что бы поднять ее со дна озера на поверхность воды, если ее объем 0,5м3? Сопротивление воды не учитывайте.

Дано
m₁ =9=9*10⁻³ - масса пули
M = 81=81*10⁻³ - масса груза маятника
α =60° - максимальный угол отклонения.
l - 40 см=0,4 м - длина подвеса.
Найти v₁ - начальную скорость пули.

Ладно выполним рисунок и приведем общие соображения.
До столкновения пули с грузом общий импульс системы равен импульсу пули.
(1)
После столкновения груз начинает движение вместе с пулей со скорстью v₂ и импульс системы будет равен:
  (2)
Далее груз начнет отклоняться на нити, при этом он будет подниматься. Отклоняться он будет до тех пор, пока вся кинетическая энергия груза и пули не перейдет в их потенциальную энергию.

(3)
Выразим высоту подъема h через длину нити l и угол отклонения α получим.
  (4)

Теперь, используя закон сохранения импульса выразим из (1) и (2) скорость v₁:


  (5)
 
Из (3) (4) выразим v₂ через угол отклонения и длину нити.

  (6)
Подставим в (5) выражение для скорости v₂ (6).

(7)
Ну что ж нужная формула  получена. Подставим туда числа, какие есть.
м/с

Т.е. зная длину подвеса, можно по углу отклонения рассчитать начальную скорость.
У нас в лабараторке мы вообще напрямую замеряли высоту подъема.
 ответ: v₁≈19,8 м|c.

Скорость легкого шарика перед соударением обозначим u (согласно закону сохранения энергии она равна √(2gL), где L - длина нити, но нам это не важно)

скорость большего шара обозначим v1, меньшего - v2

тогда по закону сохранения импульса и энергии получаем систему уравнений

mu = 3 mv1 + mv2 (!)
mu² = 3 mv1² + mv2²

перепишем в виде

u - v2 = 3v1
u² - v2² = 3v1²

разделим второе уравнение на первое

v1 = u + v2

с другой стороны, из уравнения (!)

v1 = (u - v2)/3

приравнивая их, находим

v2 = -u/2 (следовательно, меньший шар изменил направление движения)

тогда v1 = u - u/2 = u/2

следовательно, отношение их импульсов равно -3