Шарик массой 0, 01 кг, отпущенный без толчка с высоты 1 м, скользит по поверхности, форма которой показана на рисунке 3, и останавливается в точке 5. Сила трения действует на шарик только на участке между точками 4 и 5. В каких (из указанных) точках кинетическая энергия шарика минимальна? 1) 1. 2)1, 3. 3)2, 4. 4)1, 5.

Дано:

h = 5 м

S = 10 м

v₀ = 0

μ = 0.2

t - ?

v - ?

Силы, действующие на тело: сила трения, реакции опоры и тяжести.

Fтр, N, mg соответственно (направления сил на рисунке).

Запишем второй закон Ньютона для тела:

Fтр + N + mg = ma   (сумма векторная, как на рисунке).

В проекции на ось X:

В проекции на ось Y:

Выразим mgx и mgy через mg и угол α:

mgx = mgsinα

mgy = mgcosα

Найдём sinα и cosα.

sinα = h / S = 5 / 10 = 0.5

Значит α = 30°

cosα = cos30° = √3 / 2 ≈ 0.866

По формуле, Fтр = μN, N = mgy = mgcosα   => Fтр = μmgcosα

Перепишем проекцию на X с новым значением Fтр и найдём a:

mgsinα - μmgcosα = ma

gsinα - μgcosα = a

a = g(sinα - μcosα)

По формуле динамики, S = v₀t + at² / 2. v₀ = 0 по условию, => S = at²/2.

Отсюда t = √(2S / a) = √(2S / g(sinα - μcosα))

Опять по формуле динамики:

  =>  

Конечные формулы:

 ≈ 2,5 с

 ≈ 8 м/с