На каком отрезке дуги АБ шарик упадет, если он движется горизонтально со скоростью 11,3 м/с и горка имеет форму так, как показано на рисунке? Предполагая отсутствие трения, определите расстояние от точки Б, где шарик упадет. Радиус дуги АБ равен R=5 м и принимается ускорение свободного падения равным g=9,8 м/с². При расчетах рекомендуется учитывать два знака после запятой.
Дракон_1543
Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Изначально, когда шарик находится в точке А и движется горизонтально, он имеет только кинетическую энергию. Когда шарик достигнет точки Б, кинетическая энергия будет равна нулю, а потенциальная энергия, связанная с его высотой над поверхностью земли, будет максимальной.
Кинетическая энергия (Кэ) вычисляется с помощью следующей формулы:
где m - масса шарика, v - его скорость.
Потенциальная энергия (Пэ) определяется по формуле:
где g - ускорение свободного падения, h - высота шарика над поверхностью земли.
Так как у нас отсутствует трение, закон сохранения энергии гласит, что сумма кинетической и потенциальной энергий должна быть постоянной:
где индекс 1 относится к начальному состоянию (точка А), а индекс 2 - к конечному состоянию (точка Б).
Заменим формулы для кинетической и потенциальной энергий:
Сократим нашу массу m и решим уравнение относительно h2:
Так как в начальный момент шарик находится на горизонтальной плоскости, то высота над поверхностью земли равна нулю (h1 = 0). Уравнение становится:
Подставим известные значения:
Вычислим h2:
Таким образом, шарик упадет на расстоянии 6.291 м от точки Б.
Обратите внимание, что я округлил ответ до трех знаков после запятой, чтобы он соответствовал вашему требованию отображения двух знаков после запятой.
Кинетическая энергия (Кэ) вычисляется с помощью следующей формулы:
где m - масса шарика, v - его скорость.
Потенциальная энергия (Пэ) определяется по формуле:
где g - ускорение свободного падения, h - высота шарика над поверхностью земли.
Так как у нас отсутствует трение, закон сохранения энергии гласит, что сумма кинетической и потенциальной энергий должна быть постоянной:
где индекс 1 относится к начальному состоянию (точка А), а индекс 2 - к конечному состоянию (точка Б).
Заменим формулы для кинетической и потенциальной энергий:
Сократим нашу массу m и решим уравнение относительно h2:
Так как в начальный момент шарик находится на горизонтальной плоскости, то высота над поверхностью земли равна нулю (h1 = 0). Уравнение становится:
Подставим известные значения:
Вычислим h2:
Таким образом, шарик упадет на расстоянии 6.291 м от точки Б.
Обратите внимание, что я округлил ответ до трех знаков после запятой, чтобы он соответствовал вашему требованию отображения двух знаков после запятой.
Знаешь ответ?