Мяч, после того, как его отпустили, начинает падать с ускорением g. Теперь мы пересядем в С. О. плиты. Таким образом у мяча появляется начальная скорость V. Но тут возникает проблема, что скорость направлена в одну сторону, а g - в другую. Для облегчения решения направим ось вдоль относительной скорости, а не ускорения. Тогда g**=-g. При уравнения движения (без времени), находим конечную скорость в С.О. плиты. 2h*g**-V^2=Vк^2, где V - скорость плиты, а Vк - скорость во время удара. А теперь самое интересное: при абсолютно упругом ударе модуль скорости сохраняется, а направление меняется на противоположное. То есть, после удара, в С.О. плиты, мяч тоже имеет скорость Vк. А теперь вернемся в земную С.О. Теперь осознаем, что Vк - это разность скоростей плиты и мяча. А если мы вернемся обратно в С.О. земли, то Vм=Vк-2V. То есть мы нашли абсолютную скорость шара после удара. С этого момента можно пойти двумя путями. Вообще для задач, в которых нужно найти максимум или минимум очень удобно использовать прием дифференцирования. Зря этого слова все так бояться, на самом деле - это ни что иное, как нахождения пика на графиках каких-то функций. То есть для этого мы пишем уравнение расстояния между плитой и мячом. V*t+Vм*t-g*t^2/2=L Берем от этого первую производную по времени и приравниваем к 0: V+Vм-g*t=0: t=(V+Vм)/g Именно при таком t ,будет достигнуто максимальное расстояние между телами. А потом останется его только подставить. Но если вдруг, вам почему-то не понравился этот замечательный то попробуем сделать это же по-старинке. Мы снова вернемся в С.О. плиты. Там скорость мяча Vк. А теперь мы просто находим высоту подъёма мяча. H=(0-Vк^2)/2*(-g) Как-то так.
Формула работы: A=F*L, где А - работа, F - сила, L - перемещение. В этой задаче прикол состоит в том, что сама сила зависит от перемещения. F=k*L, где к - коэффициент упругости пружины. Из первого равенства мы его и найдем. k=F/L, K=30/0.02=1500 Н/м Теперь взглянем на первоначальную формулу. Вообще, такие задачи обычно решают с графика, но мне его рисовать не выйдет. Поэтому рисуйте сами. График зависимости силы от расстояния. Заметим, что сила растет линейно из 0 до 30 Н, которые соответствуют 2 см. То есть получился треугольник. А теперь надо всего лишь найти площадь под графиком, потому что тогда мы формально умножаем каждое приращение силы на значение малого приращения координаты. Таким образом с свойств тригонометрических функций и магии, мы получаем, что сила в 30 см равна (из подобия треуг) Тогда работа равна А=0.5 F*L Вы спросите, а зачем нам к? здесь - ни за чем, но можно считать немного по-другому: А=F*L=K* То есть проинтегрировав это безобразие мы получим то же самое: А=0.5 k* L^2 (если вы подставите в первый ответ F=L*k, получите то же самое) И если вам вдруг интересно, то и первое решение - через интегрирование, но там его так страшно не называют. Просто в физике интеграл - это всего лишь площадь под графиком. P.S. эту задачу без них не решить
2h*g**-V^2=Vк^2, где V - скорость плиты, а Vк - скорость во время удара.
А теперь самое интересное: при абсолютно упругом ударе модуль скорости сохраняется, а направление меняется на противоположное. То есть, после
удара, в С.О. плиты, мяч тоже имеет скорость Vк. А теперь вернемся в земную С.О.
Теперь осознаем, что Vк - это разность скоростей плиты и мяча. А если мы вернемся обратно в С.О. земли, то Vм=Vк-2V. То есть мы нашли абсолютную скорость шара после удара.
С этого момента можно пойти двумя путями.
Вообще для задач, в которых нужно найти максимум или минимум очень удобно использовать прием дифференцирования. Зря этого слова все так бояться, на самом деле - это ни что иное, как нахождения пика на графиках каких-то функций. То есть для этого мы пишем уравнение расстояния между плитой и мячом.
V*t+Vм*t-g*t^2/2=L
Берем от этого первую производную по времени и приравниваем к 0:
V+Vм-g*t=0: t=(V+Vм)/g
Именно при таком t ,будет достигнуто максимальное расстояние между телами. А потом останется его только подставить.
Но если вдруг, вам почему-то не понравился этот замечательный то попробуем сделать это же по-старинке.
Мы снова вернемся в С.О. плиты. Там скорость мяча Vк. А теперь мы просто находим высоту подъёма мяча.
H=(0-Vк^2)/2*(-g)
Как-то так.
F=k*L, где к - коэффициент упругости пружины. Из первого равенства мы его и найдем.
k=F/L, K=30/0.02=1500 Н/м
Теперь взглянем на первоначальную формулу. Вообще, такие задачи обычно решают с графика, но мне его рисовать не выйдет. Поэтому рисуйте сами. График зависимости силы от расстояния. Заметим, что сила растет линейно из 0 до 30 Н, которые соответствуют 2 см. То есть получился треугольник. А теперь надо всего лишь найти площадь под графиком, потому что тогда мы формально умножаем каждое приращение силы на значение малого приращения координаты. Таким образом с свойств тригонометрических функций и магии, мы получаем, что сила в 30 см равна (из подобия треуг)
Тогда работа равна
А=0.5 F*L
Вы спросите, а зачем нам к? здесь - ни за чем, но можно считать немного по-другому:
А=F*L=K*
То есть проинтегрировав это безобразие мы получим то же самое:
А=0.5 k* L^2
(если вы подставите в первый ответ F=L*k, получите то же самое)
И если вам вдруг интересно, то и первое решение - через интегрирование, но там его так страшно не называют. Просто в физике интеграл - это всего лишь площадь под графиком.
P.S. эту задачу без них не решить