podrías encararlo de varias formas. Por ejemplo, a partir de lo que ya tenés, podrías escribir las ecuaciones que te dicen la posición y velocidad iniciales (¿cómo se obtiene la ecuación general para ?...). Te quedarán dos ecuaciones en función de las incógnitas y , que con ayuda de alguna relación trigonométrica podrías resolver para despejar .
Otra forma de resolverlo es con energía por ejemplo, ya que luego de la colisión sabemos que se conserva.
Cualquier cosa que no salga quedo atenta por si hay más preguntas, saludos!