Шарик массой 500 г скатывается с наклонной поверхности длинной 80 см имея начальную скорость 2 м/с определить какую скорость имел шарик в конце наклонной плоскости если равнодейсвующая всех сил действующих на шарик равна 10 H
где: m=0.5 кгm = 0.5\,кгm=0.5кг - масса шарика, v=2 м/cv = 2\,м/cv=2м/c - начальная скорость шарика, g=9.8 м/c2g = 9.8\,м/c^2g=9.8м/c2 - ускорение свободного падения, h=0.8 мh = 0.8\,мh=0.8м - высота наклонной поверхности.
Из условия, находясь на поверхности, шарик имеет моментальную скорость 0. Поэтому конечная механическая энергия шарика: E<em>кон=E</em>кин+Eпот=12mv′2E<em>{\text{кон}} = E</em>{\text{кин}} + E_{\text{пот}} = \frac{1}{2}mv'^2E<em>кон=E</em>кин+Eпот=21mv′2
где v′v'v′ - скорость шарика в конце наклонной поверхности.
С учетом равнодействующей силы F<em>р=10 H=10 НF<em>{р} = 10\,H = 10\,НF<em>р=10H=10Н находим работу силы трения при спуске шарика по наклонной поверхности: A=F</em>р⋅hA = F</em>{р} \cdot hA=F</em>р⋅h
Тогда по закону сохранения энергии можно записать: E<em>нач−A=E</em>конE<em>{\text{нач}} - A = E</em>{\text{кон}}E<em>нач−A=E</em>кон
Решаем уравнение относительно v′v'v′ и находим конечную скорость шарика в конце наклонной поверхности.
Из полученных данных можно сделать вывод о том, что скорость шарика в конце наклонной поверхности будет меньше начальной скорости из-за сопротивления сил трения.
Для решения данной задачи используем закон сохранения механической энергии.
Первоначальная механическая энергия шарика:
E<em>нач=E</em>кин+Eпот=12mv2+mghE<em>{\text{нач}} = E</em>{\text{кин}} + E_{\text{пот}} = \frac{1}{2}mv^2 + mghE<em>нач=E</em>кин+Eпот =21 mv2+mgh
где:
m=0.5 кгm = 0.5\,кгm=0.5кг - масса шарика,
v=2 м/cv = 2\,м/cv=2м/c - начальная скорость шарика,
g=9.8 м/c2g = 9.8\,м/c^2g=9.8м/c2 - ускорение свободного падения,
h=0.8 мh = 0.8\,мh=0.8м - высота наклонной поверхности.
Из условия, находясь на поверхности, шарик имеет моментальную скорость 0. Поэтому конечная механическая энергия шарика:
E<em>кон=E</em>кин+Eпот=12mv′2E<em>{\text{кон}} = E</em>{\text{кин}} + E_{\text{пот}} = \frac{1}{2}mv'^2E<em>кон=E</em>кин+Eпот =21 mv′2
где v′v'v′ - скорость шарика в конце наклонной поверхности.
С учетом равнодействующей силы F<em>р=10 H=10 НF<em>{р} = 10\,H = 10\,НF<em>р=10H=10Н находим работу силы трения при спуске шарика по наклонной поверхности:
A=F</em>р⋅hA = F</em>{р} \cdot hA=F</em>р⋅h
Тогда по закону сохранения энергии можно записать:
E<em>нач−A=E</em>конE<em>{\text{нач}} - A = E</em>{\text{кон}}E<em>нач−A=E</em>кон
Подставляя все известные значения, получаем:
12⋅0.5⋅(2)2+0.5⋅9.8⋅0.8−10⋅0.8=12⋅0.5⋅v′2\frac{1}{2} \cdot 0.5 \cdot (2)^2 + 0.5 \cdot 9.8 \cdot 0.8 - 10 \cdot 0.8 = \frac{1}{2} \cdot 0.5 \cdot v'^221 ⋅0.5⋅(2)2+0.5⋅9.8⋅0.8−10⋅0.8=21 ⋅0.5⋅v′2
Решаем уравнение относительно v′v'v′ и находим конечную скорость шарика в конце наклонной поверхности.
Из полученных данных можно сделать вывод о том, что скорость шарика в конце наклонной поверхности будет меньше начальной скорости из-за сопротивления сил трения.