Мальчик на санках (их общая масса 50 кг) спустился с ледяной горы высотой 5м. чему равна его скорость в конце спуска? считать, что по склону горы санки скользили без трения.

Независимо от массы, скорость определяется из равенства кинетической энергии в конце спуска потенциальной энергии в его начале

Если принять g за 10, то, соответственно, √100 = 10

Дано:
кг
м
°
кг
м/с
м/с

Найти:


Решение:

1) Изначально шар находится на некоторой высоте h1 с длиной нити l. Затем его опускают и в положении дальнейшего соударения с пулей шар имеет скорость V1. Запишем закон сохранения энергии:



Сокращаем m1. Рассмотрим cosα:



Откуда выводим h1:



Выводим из ЗСЭ V1, подставляя формулу для h1:



2) Закон сохранения импульса по горизонтали для пули и шара, спроецированный на некоторую ось ОХ, направленную в сторону движения пули, имеет вид:

,

где V1' - скорость шара после соударения с пулей. Выведем ее:



3) Закон сохранения энергии для шара после соударения с пулей:



При этом h2 аналогично h1 равен:



Перепишем ЗСЭ в виде:



Откуда cosβ:

°

Пусть при прохождении точки π/2 шарик будет иметь скорость V2.

Заметим, что при прохождении точки π/2 шарик должен иметь неотличимое натяжение нити, иначе она согнется и полный оборот не получится.

Тогда по второму закону Ньютона имеем: mg = ma, т.е. a = g

Центростремительное ускорение шарика в точке π/2: g = V2^2 / R => V2^2 = g R

Теперь прибегнем к закону сохранения энергии (в точке -π/2 и π/2). Получаем (V1 -  начальная скорость шарика, которую мы ищем):

mV1^2 / 2 = mV2^2/2 + mg2R

mV1^2 / 2 = (mgR + 4mgR) / 2

mV1^2 = 5mgR

V1 = √5gR