Шарики слипаются — это абсолютно неупругий удар. За очень короткое время удара внешними силами (тяжестью) можно пренебречь, поэтому работает закон сохранения импульса.

Запишем закон сохранения импульса. Шарики массами 3m и m летят навстречу с одинаковыми по модулю скоростями v. Направим ось вдоль движения более тяжёлого шарика. Тогда импульс системы до удара: 3m\cdot v - m\cdot v=2mv (у лёгкого шарика скорость в обратную сторону, поэтому со знаком минус). После удара слипшиеся шарики (общая масса 4m) движутся со скоростью u:

3mv-mv=4m\,u.

Найдём скорость. Сократим на m: 2v=4u, откуда u=\dfrac{v}{2}. При v=4\ \frac{\text{м}}{\text{с}} получаем u=\dfrac{4}{2}=2\ \frac{\text{м}}{\text{с}}. Слипшиеся шарики движутся в ту сторону, куда летел более тяжёлый шарик.