1) Для начала мы сделаем рисунок про массивное тело подвешено на невесомой и нерастяжимой нити, чтобы было понятно. (Рисунок сделан внизу).
2) Для начала мы воспользуемся законом сохранения энергий, про этого закона мы найдем максимальную скорость тела:
E(понт.) = E(кин.) - закон сохранения энергий
E(понт.) = mgh - потенциальная энергия
E(кин.) = (m×(υ(max.))²)/2 - кинетическая энергия
Следовательно мы получаем:
mgh = (m×(υ(max.))²)/2 | : m
gh = (υ(max.))²/2 | × 2
2gh = (υ(max.))² ⇒ υ(max.) = √(2gh) - максимальная скорость тела (1)
3) Теперь мы еще в условий сказано что нить с телом отклонили на 60° от вертикали и отпустили - это значит что получится прямоугольный треугольник, потому что нить с телом отклонили на 60° от вертикали и отпустили его вниз. По рисунку мы видим что получился прямоугольный треугольник, но нам надо найти высоту которую тело отпустили, следовательно мы получим:
Пусть гипотенуза нерастяжимой нити - , тогда маленький катет - .
Теперь мы находим высоту, которую указан на рисунке:
- высота которую тело опустили (2)
3) Теперь мы находим общую формулу про максимальную скорость тела пользуясь из (1) и (2), тогда мы получим:
υ(max.) = √(2gh) и h = l/2, следовательно:
υ(max.) = √(2g × (l/2)) = √(g×l) ⇒ υ(max.) = √(g×l) - максимальная скорость тела
При этом ударе (абсолютно неупругом) выполняется закон сохранение импульса. m1v1=(m1+m2)v2; Значит скорость сцепки после столкновения будет v2=m1v1/(m1+m2), а кинетическая энергия E=0.5(m1+m2)*((m1v1)/(m1+m2))^2; E=0.5(m1v1)^2 / (m1+m2); Сила трения равна F=U(m1+m2)g. Чтобы остановить сцепку, она должна совершить работу, равную кинетической энергии сцепки A=E. Так как работа равна силе, умноженной на перемещение A=FL, то путь до остановки сцепки равен L=E/F; (переведём скорость в м/с, разделив 12/3,6=3,(3) м/с) L=0.5(m1v1)^2 / (m1+m2)/(U(m1+m2)g); L=(0.5/Ug)*(m1v1)^2 /(m1+m2)^2; L=(0.5/(0.05*10))*(50000*3,33)^2 / (50000+30000)^2; L=2,3 м (округлённо).
Дано:
l = 90 см = 0,9 м
α = 60°
------------------------------
Найти:
υ(max.) - ?
1) Для начала мы сделаем рисунок про массивное тело подвешено на невесомой и нерастяжимой нити, чтобы было понятно. (Рисунок сделан внизу).
2) Для начала мы воспользуемся законом сохранения энергий, про этого закона мы найдем максимальную скорость тела:
E(понт.) = E(кин.) - закон сохранения энергий
E(понт.) = mgh - потенциальная энергия
E(кин.) = (m×(υ(max.))²)/2 - кинетическая энергия
Следовательно мы получаем:
mgh = (m×(υ(max.))²)/2 | : m
gh = (υ(max.))²/2 | × 2
2gh = (υ(max.))² ⇒ υ(max.) = √(2gh) - максимальная скорость тела (1)
3) Теперь мы еще в условий сказано что нить с телом отклонили на 60° от вертикали и отпустили - это значит что получится прямоугольный треугольник, потому что нить с телом отклонили на 60° от вертикали и отпустили его вниз. По рисунку мы видим что получился прямоугольный треугольник, но нам надо найти высоту которую тело отпустили, следовательно мы получим:
Пусть гипотенуза нерастяжимой нити -
, тогда маленький катет - 
.
Теперь мы находим высоту, которую указан на рисунке:
3) Теперь мы находим общую формулу про максимальную скорость тела пользуясь из (1) и (2), тогда мы получим:
υ(max.) = √(2gh) и h = l/2, следовательно:
υ(max.) = √(2g × (l/2)) = √(g×l) ⇒ υ(max.) = √(g×l) - максимальная скорость тела
υ(max.) = √(9,8 м/с² × 0,9 м) = √(8,82 м²/с²) ≈ 2,97 м/с
ответ: υ(max.) = 2,97 м/с
E=0.5(m1v1)^2 / (m1+m2);
Сила трения равна F=U(m1+m2)g. Чтобы остановить сцепку, она должна совершить работу, равную кинетической энергии сцепки A=E. Так как работа равна силе, умноженной на перемещение A=FL, то путь до остановки сцепки равен L=E/F; (переведём скорость в м/с, разделив 12/3,6=3,(3) м/с)
L=0.5(m1v1)^2 / (m1+m2)/(U(m1+m2)g);
L=(0.5/Ug)*(m1v1)^2 /(m1+m2)^2;
L=(0.5/(0.05*10))*(50000*3,33)^2 / (50000+30000)^2;
L=2,3 м (округлённо).