Тема . Механика. Импульс и Энергия

.03 Закон сохранения и изменения энергии

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. импульс и энергия
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#32611

Небольшая шайба массой m  скатывается с вершины гладкой горки массой M  и высотой H  . Горка находится на гладкой поверхности. На какой высоте h  над поверхностью должен находиться нижний горизонтальный участок горки для того, чтобы шайба упала на поверхность на максимальном расстоянии от точки поверхности, над которой произошел отрыв? Чему равно это расстояние, если m  : M =  19 : 81  , а высота горки H  = 1  м?
(«Курчатов», 2017, 11)

PIC

Источники: Курчатов, 2017, 11

Показать ответ и решение

Пусть v  – скорость шайбы в момент отрыва, а u  – скорость горки в момент отрыва. Запишем закон сохранения энергии и имульса:

(
|                 mv2    M u2
{ mgH   = mgh  +  ----+  -----
|                  2m      2
( mv  = M  u ⇒ u =  ---v
                    M

Подставим скорость u  в ЗСЭ

                          (    )
                           -m-   2
                mv2--  M---M--v---          mv2--(    m--)
mgH   = mgh  +   2   +      2     =  mgh  +   2   1 + M      (1)

Так как шайба вылетает горизонтально, то проекция скорости на вертикаль отсутсвует

      2
h = gtп ⇒  tп = 2h-
     2          g

Дальность полета

           ∘ ---

l = vtп = v  2h-
              g

Тогда из (1) скорость равна

    ∘  2M-g-(H-−-h-)
v =    -------------
          M  + m

А дальность полета

     ∘  -----------------
                 --M-----
L = 2   h(H −  h)M  + m

Чтобы дальность полета была максимальной, h(H −  h)  должно быть максимальной, возьмем производную и приравняем её к нулю

                    H--
H  − 2h = 0 ⇒  h =  2

Необходимая высота     H--
h =  2  , а дальность полета

          ∘ --M-----
Lmax =  H   --------= 0, 9H =  0,9 м
            M  + m
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!