m = 12 g =0.012 kg =massa freccetta
v = 10 m/s= velocità freccetta prima dell'impatto
Μ = 100 g =0.1 kg = massa pallina inizialmente in quiete
Η = ? = Altezza raggiunto dal sistema "freccetta+ pallina" a seguito dell'impatto
La fase iniziale del processo fisico è rappresentata da un urto completamente anelastico tra la freccetta e la pallina. In questa collisione si conserva la quantità di moto.
Quindi si può scrivere: m·v = (m + Μ)·η
avendo definito con η la velocità iniziale del sistema "freccetta+ pallina" a seguito dell'impatto. tale velocità vale: η = m·v/(m + Μ)
La seconda fase riguarda la conservazione dell’energia meccanica: nell’urto il sistema "freccetta+ pallina" che forma una specie di pendolo, si solleva fino a quando tutta l’energia cinetica non si trasforma in energia potenziale:
1/2·(m + Μ)·η^2 = (m + Μ)·g·Η
quindi tenendo conto della velocità iniziale del sistema:
1/2·(m + Μ)·(m·v/(m + Μ))^2 = (m + Μ)·g·Η
ricaviamo H:
Η = m^2·v^2/(2·g·(m + Μ)^2)
Inseriamo i dati del problema:
Η = 0.012^2·10^2/(2·9.806·(0.012 + 0.1)^2)
e ricaviamo l'altezza desiderata:
Η = 0.0585 m=5.85 cm