Вопрос задан 22.03.2025 в 23:30. Предмет Математика. Спрашивает Буга Алевтинка.

Летящий горизонтально со скоростью v0=4м/с тряпичный мешочек с песком сталкивается с гладкой наклонной плоскостью и безотрывно скользит по плоскости до остановки. Угол наклона плоскости к горизонту α=30°. На какую максимальную высоту h, отсчитанную от точки старта, поднимется мешочек при движении по наклонной плоскости?
Пжл с полным оформлением.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Кулак Миша.

Для решения задачи воспользуемся законами сохранения энергии и принципами кинематики. Рассмотрим, как будет происходить движение тряпичного мешочка с песком.

Дано:

  • Начальная скорость мешочка v0=4м/сv_0 = 4 \, \text{м/с}.
  • Угол наклона плоскости α=30\alpha = 30^\circ.
  • Мешочек скользит по наклонной плоскости, пока не остановится.

Решение:

  1. Определение работы силы сопротивления:

    Поскольку поверхность наклонная, мы должны учитывать силу тяжести, которая будет разделена на две составляющие:

    • Перпендикулярная составляющая силы тяжести: mgcosαmg \cos \alpha.
    • Параллельная составляющая силы тяжести, которая вызывает движение: mgsinαmg \sin \alpha, где mm — масса мешочка, gg — ускорение свободного падения.

    Так как мешочек скользит без отрыва по наклонной плоскости, то на его движение действует только сила, параллельная поверхности. Этой силой является mgsinαmg \sin \alpha.

  2. Кинетическая энергия мешочка в начале:

    Начальная кинетическая энергия мешочка E0E_0 равна:

    E0=12mv02E_0 = \frac{1}{2} m v_0^2

    где v0=4м/сv_0 = 4 \, \text{м/с} — начальная скорость мешочка.

  3. Максимальная высота, на которую поднимется мешочек:

    При движении мешочек будет терять свою кинетическую энергию за счет работы силы тяжести, направленной вдоль наклонной плоскости. Когда мешочек остановится, вся его кинетическая энергия будет преобразована в потенциальную энергию.

    Потенциальная энергия на высоте hh (относительно начальной точки старта) равна:

    Ep=mghE_p = mgh

    Где hh — высота, на которую поднимется мешочек, mm — масса, gg — ускорение свободного падения.

  4. Сохранение энергии:

    На протяжении всего движения по наклонной плоскости сила трения совершает работу, поглощая кинетическую энергию. Когда мешочек остановится, вся кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию. Из закона сохранения механической энергии можно записать:

    12mv02=mgh\frac{1}{2} m v_0^2 = mgh

    Массу mm можно сократить, и получится:

    12v02=gh\frac{1}{2} v_0^2 = gh

    Подставляем значение v0=4м/сv_0 = 4 \, \text{м/с} и g=9.8м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2:

    12×(4)2=9.8×h\frac{1}{2} \times (4)^2 = 9.8 \times h 8=9.8×h8 = 9.8 \times h h=89.80.816мh = \frac{8}{9.8} \approx 0.816 \, \text{м}

Ответ:

Максимальная высота, на которую поднимется мешочек, составляет примерно 0.82 м.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Математика

Последние заданные вопросы в категории Математика

Задать вопрос