Каково давление шарика на желоб в верхней точке петли, если масса шарика составляет 100 г, а верхний конец желоба

Хорошо, давайте решим задачу о давлении шарика на желоб в верхней точке петли. Для начала, давление - это сила, действующая на единицу площади поверхности. Чтобы найти это давление, нам необходимо знать вес шарика и площадь контакта шарика с желобом в верхней точке петли.

Вес шарика можно найти умножив его массу на ускорение свободного падения. Масса шарика составляет 100 г (или 0,1 кг), а значение ускорения свободного падения обычно равно приблизительно 9,8 м/с².

\[ \text{Вес шарика} = \text{масса} \times \text{ускорение свободного падения} = 0,1 \, \text{кг} \times 9,8 \, \text{м/с²} \]

Чтобы найти площадь контакта шарика с желобом в верхней точке петли, нам необходимо использовать геометрию. Дадим шарику форму и приблизим его к кругу. Тогда площадь контакта будет равномерной по всей окружности круга.

Используя диаграмму, мы видим, что верхний конец желоба расположен на высоте 3r (где r - радиус шарика) относительно нижней точки петли. Нижняя точка петли соответствует центру круга. Таким образом, радиус желоба также будет равен r.

Теперь мы можем найти площадь контакта шарика с желобом в верхней точке петли. Площадь круга можно найти по формуле:

\[ \text{Площадь круга} = \pi \times \text{радиус}^2 \]

В нашем случае радиус равен r, поэтому площадь контакта будет:

\[ \text{Площадь контакта} = \pi \times r^2 \]

Теперь, чтобы найти давление шарика на желоб, мы делим вес шарика на площадь контакта:

\[ \text{Давление} = \frac{\text{Вес шарика}}{\text{Площадь контакта}} \]

Мы можем выразить это аналитически:

\[ \text{Давление} = \frac{0,1 \, \text{кг} \times 9,8 \, \text{м/с²}}{\pi \times r^2} \]

Таким образом, мы получили выражение для давления шарика на желоб в верхней точке петли. Теперь я помещу диаграмму для визуализации:

\[ \text{Давление} = \frac{0,1 \, \text{кг} \times 9,8 \, \text{м/с²}}{\pi \times r^2} \]

\[ \text{Давление} = \frac{0,98}{\pi} \, \frac{\text{Н}}{\text{м²}} \]

Надеюсь, это решение понятно для школьника.