Для решения этой задачи необходимо воспользоваться законами сохранения импульса и энергии.
Закон сохранения импульса: поскольку система является замкнутой (на неё не действуют внешние силы), суммарный импульс шариков остаётся постоянным на протяжении всего движения:
(m1v1) + (m2v2) = (m1u1) + (m2u2),
где v1, v2, u1, u2 - скорости шариков в начальный и конечный моменты времени соответственно.
Закон сохранения энергии: т.к. в задаче пренебрегают сопротивлением воздуха, механическая энергия системы сохраняется. В начальный момент времени вся механическая энергия системы приходится на кинетическую энергию шариков:
E_k = (m1 * v1^2) / 2 + (m2 * v2^2) / 2
В конечном состоянии часть механической энергии перейдет в потенциальную энергию шариков относительно земли:
Е_p = (m1 * u1^2) / 2 + (m2 * u2^2) / 2 - m1 * g * h1 - m2 * g * h2,