Боюь, что и у меня не сойдется с ответом, но хочу предложить следующую модель:
Заменим однородную палочку невесомым стержнем, на концах которого находятся шарики одной массы (в сумме - масса палочки).
Оси Х и У направим как и обычно. Они буду обозначать пол и стену.
Нарисуем чертеж для какого-то произвольного положения системы шаров. Нижний шар в точке с абсциссой х, верхний в точке с ординатой у . Острый угол между стержнем и осью х назовем а.
Со стороны стержня на шары действует равная по модулю сила F, линия действия которой совпадает с линией стержня, а направления - соответственно - в пол под углом а, и в стену под углом (90-а). Для шара находящегося на полу, проекция этой силы на ось Х и является причиной движения. А для шара находящегося наверху проекция этой силы на ось У ,наоборот, препятствует движению под действием силы тяжести.
Уравнения Ньютона в проекциях на ось Х для нижнего шара, и в проекциях на ось У - для верхнего шара:
-ускорение нижнего шара.
- ускорение верхнего шара
Кинематические уравнения равноускоренного движения нижнего шара с нулевой начальной скоростью:
![x=\frac{a_{x}t^2}{2}, x=\frac{a_{x}t^2}{2},](https://tex.z-dn.net/?f=x%3D%5Cfrac%7Ba_%7Bx%7Dt%5E2%7D%7B2%7D%2C)
![v_{x}=a_{x}t. v_{x}=a_{x}t.](https://tex.z-dn.net/?f=v_%7Bx%7D%3Da_%7Bx%7Dt.)
Отсюда получим: ![x=\frac{v_{x}^2}{2a_{x}}\ \ \ \ \ \ a_{x}=\frac{v_{x}}{t},\ \ \ \ \ t=\frac{2x}{v_{x}}. x=\frac{v_{x}^2}{2a_{x}}\ \ \ \ \ \ a_{x}=\frac{v_{x}}{t},\ \ \ \ \ t=\frac{2x}{v_{x}}.](https://tex.z-dn.net/?f=x%3D%5Cfrac%7Bv_%7Bx%7D%5E2%7D%7B2a_%7Bx%7D%7D%5C+%5C+%5C+%5C+%5C+%5C+a_%7Bx%7D%3D%5Cfrac%7Bv_%7Bx%7D%7D%7Bt%7D%2C%5C+%5C+%5C+%5C+%5C+t%3D%5Cfrac%7B2x%7D%7Bv_%7Bx%7D%7D.)
Как я понимаю, последняя формула является ключевой. Теперь мы знаем,через сколько секунд нижний конец палочки был в координате х и имел скорость
.
Теперь:
(1)
Подставим (1) в уравнение динамики второго(верхнего) шара и получим:
![a_{y}=g-\frac{v_{x}^2\ tga}{2x}, a_{y}=g-\frac{v_{x}^2\ tga}{2x},](https://tex.z-dn.net/?f=a_%7By%7D%3Dg-%5Cfrac%7Bv_%7Bx%7D%5E2%5C+tga%7D%7B2x%7D%2C)
![v_{y}=a_{y}t\ =\ \frac{2gx}{v_{x}}-v_{x}tga. v_{y}=a_{y}t\ =\ \frac{2gx}{v_{x}}-v_{x}tga.](https://tex.z-dn.net/?f=v_%7By%7D%3Da_%7By%7Dt%5C+%3D%5C+%5Cfrac%7B2gx%7D%7Bv_%7Bx%7D%7D-v_%7Bx%7Dtga.)
Теперь подставив данные, с учетом того что tga = 36/48=0,75 (легко посчитать самому), получим удручающий ответ. Оставляю его таким - в общем виде. Не знаю, где ошибаюсь.