10. Учащийся, вычисляя КПД наклонной плоскости, получил данные, которые приведены ниже: а) вычислите полезную работу по подъёму тела на высоту h б) Определите работу совершаемую при движений тела по наклонной плоскости c) Определите коэффициент полезного действия наклонной плоскости СКОРЕЕ!

Объяснение:

Дано:

φ = a + b·t² + c·t³

b = 2 рад/с²

c = 1 рад /с³

R = 10 см = 0,10 м

t = 2 c

1)

Запишем уравнение в виде:

φ(t) = a + 2·t² + 1·t³

Угловая скорость - первая производная от угла поворота:

ω(t) = φ' = (a + 2·t² + 1·t³)' = 4·t + 3·t²

Угловое ускорение - первая производная от угловой скорости:

ε(t) = ω' = (4·t + 3·t²)' = 4 + 6·t

Находим:

ω(2) = 4·2 + 3·2² = 20 рад/с

ε(2) = 4 + 6·2 = 16 рад/с²

Линейная скорость в этот момент времени:

V = ω·R = 20·0,10 = 2 м/с

2)

Нормальное ускорение:

aₙ = V²/R = 2²/0,10 = 40 м/с²

Тангенциальное ускорение:

aτ = ε·R = 16·0,1 = 1,6 м/с²

• изначально шарик на высоте 3R обладал только потенциальной энергией. затем, достигнув верхнего конца мертвой петли, шарик стал обладать кинетической энергией и потенциальной 2R. запишем закон сохранения энергии

3 mgR = (m v²)/2 + 2 mgR,

mgR = (m v²)/2,

v² = 2 gR.

• запишем уравнение динамики для шарика в верхней точке мертвой петли

N + mg = ma,

N = m (a - g),

N = m ((2gR)/R - g),

N = mg = 1 H

○ так как сила нормальной реакции опоры равна по 3 закону Ньютона силе нормального давления (весу), то N = P = 1 H