Минимальная скорость шайбы, при которой она сможет преодолеть подъем высотой 10 см, составляет 1,4 м/с. Шаг 1: Анализ условий и перевод величин Для решения задачи используется закон сохранения механической энергии. Поскольку поверхность гладкая, сила трения отсутствует, и работа неконсервативных сил равна нулю. Чтобы шайба достигла вершины, её начальная кинетическая энергия должна быть как минимум равна потенциальной энергии на высоте . Переведем высоту из сантиметров в метры для соответствия системе СИ: Ускорение свободного падения примем равным . Шаг 2: Применение закона сохранения энергии Запишем уравнение баланса энергии. В начальный момент шайба обладает кинетической энергией, а в верхней точке (в минимальном случае) её скорость становится равной нулю, и энергия переходит в потенциальную: Где:
- — масса шайбы; — искомая минимальная скорость; — ускорение свободного падения; — высота горки.
Шаг 3: Вывод формулы и расчет Масса присутствует в обеих частях уравнения, поэтому её можно сократить. Выразим скорость : Подставим значения: Ответ: Минимальная скорость шайбы равна 1,4 м/с. Хотите рассчитать, какая скорость потребуется шайбе для преодоления этой же горки при наличии коэффициента трения?