Вверх по наклонной плоскости с углом наклона к горизонту 45° пущена шайба со скоростью 12...

Question

Вверх по наклонной плоскости с углом наклона к горизонту 45° пущена шайба со скоростью 12 м/с. Через некоторое время она останавливается и соскальзывает вниз. С какой скоростью она вернется в исходную точку? Коэффициент трения шайбы о плоскость 0,6.

Answer 1

1) уравнение закона сохранения энергии для подъема шайбы:

(m v0²)/2 = mgh + Aтр, где Aтр - работа силы трения

v0² = 2gh + u gcosα S, где S - длина той части горки, по которой проехалась шайба. ее можно выразить как S = h / sinα. с учетом этого, получаем:

v0² = 2gh (1 + u ctgα),

откуда высота подъема шайбы равна:

h = v0² / 2g (1 + u ctgα).

2) уравнение закона сохранения энергии для спуска шайбы:

mgh = (m v²)/2 + Aтр.

аналогично выполняя преобразования, находим, что искомая скорость шайбы равна:

v = sqrt(2gh (1 - u ctgα).

с учетом выражения для h, получаем:

v = sqrt( (v0² (1 - u ctgα)) / (1 + u ctgα) ).

v = sqrt( 144*(1 - 0.6)/1.6) = 6 м/с