Небольшой брусок массой M = 300 г из состояния покоя начинает скользить по гладкой наклонной плоскости с углом а = 30 градусов. Когда брусок преодолел расстояние L = 2 м вдоль плоскости, между бруском и летящей навстречу шайбой происходит абсолютно неупругий удар. Масса шайбы m = 50 г. После удара слипшаяся система тел проскользила вверх по наклонной плоскости на S = 0,2 м. Определите скорость шайбы перед ударом о брусок. Какие законы вы использовали для описания движения бруска и шайбы? Обоснуйте их применимость к данному случаю.

Для описания движения бруска и шайбы можно использовать законы сохранения энергии и импульса.

Поскольку на наклонной плоскости действует только сила тяжести, то для бруска можно написать закон сохранения механической энергии:

$Mgh = \frac{1}{2}Mv^2$,

где M - масса бруска, h - высота падения бруска, v - скорость бруска.

Также можно использовать закон сохранения импульса для системы брусок-шайба:

$Mv = (M+m)V$,

где V - скорость системы после удара.

После удара система движется вверх по наклонной плоскости, поэтому можно написать закон сохранения механической энергии для системы брусок-шайба:

$(M+m)gh = \frac{1}{2}(M+m)V^2$,

где h - высота подъема системы.

Используя эти уравнения, можно определить скорость шайбы перед ударом о брусок.