Нужно решить задачу, ниже скрин

Решение.

Через два оборота кубик сместиться вправо на . Стороны куба при этом будут ориентированы так же, как и на рисунке к условию, поскольку кубик сделает полное число оборотов.

Улитка ползет по кубику с постоянной скоростью. Через минуту, т. е. через два оборота кубика, она сместиться на 30 сантиметров, значит, проползет все ребро AD и половину ребра DC.

Учтем, что движение по вертикальному ребру AD никак не влияет на горизонтальную скорость улитки. Если кубик снова ориентирован, как вначале, по горизонтали улитка сдвинулась относительно точки А кубика на .

Значит, путь улитки относительно земли за минуту составит  см, а средняя горизонтальная скорость будет равна, соответственно, 170 см/мин.

1.  Найдено смещение кубика за два оборота –

2.  Найдено расстояние, которое проползет улитка за два оборота (30 см) –

3.  Отмечено, что движение по вертикальному ребру AD никак не влияет на горизонтальную скорость улитки –

4.  Найдено смещение улитки за два оборота ()–

5.  Найден путь улитки относительно земли за минуту –

6.  Найдена средняя горизонтальная скорость –

Объяснение:

Составим уравнение по Второму закону Ньютона при подъёме (ось икс направим влево, параллельно наклонной стороне плоскости):

Оу:

N - mg*cosα = 0

N = mg*cosα

Οx:

mg*sinα + Fтр = ma

Fтр = μN = μ*mg*cosα =>

=> mg*sinα + μ*mg*cosα = ma | : m

g*sinα + μ*g*cosα = a

g*(sin α + μ*cosα) = a

При спуске шайбы горизонтальная составляющая силы тяжести не поменяет своего направления, а сила трения - да. Следовательно, её знак поменяется на минус. При том же направлении оси икс получаем:

g*(sin α - μ*cosα) = a'

Сравним выражения ускорений:

g*(sin α + μ*cosα) > g*(sin α - μ*cosα) => а > а'

Т.к. F = ma, а m = const, то результирующая сила F больше результирующей силы F':

m = m => F/a = F'/a' => F > F'

Что касается времени и скорости. Составим уравнения движения при подъёме:

S = υ0*t - at²/2

Выразим скорость через время:

υ = υ0 - аt, т.к. υ = 0, то:

υ0 = аt =>

S = at*t - at²/2 = at² - at²/2 = at²*(1 - 1/2) = at²/2 - выразим отсюда время:

t² = 2S/a => t = √(2S/a)

Теперь составим уравнение движения при спуске:

S' = a't'²/2 - выражаем время:

t' = √(2S'/a')

Т.к. а > а', а S = S', то получается, что:

√(2S/a) < √(2S/a') => t < t'

Составим уравнение для υ0:

υ0 = аt - подставим вместо времени его выражение:

υ0 = а*√(2S/a) = √(2Sa)

Составим уравнение для скорости шайбы, когда она вернулась в исходное положение:

υ = υ0' + а'*t', т.к. υ0' = 0, а t' = √(2S'/a'), то:

υ = а'*√(2S/a') = √(2Sa')

Учитывая, что а > а', выходит, что υ0 > υ.

Значит правильные утверждения:

б) Модуль ускорения при подъёме больше чем при спуске.

в) Время подъёма меньше времени спуска.

г) Модуль скорости на старте больше чем на финише.