На ровном склоне горы, наклон которого к горизонту α=30∘, на высоте h=20 м друг над другом находятся два школьника. Они одновременно бросают камни с одинаковыми скоростями: нижний — перпендикулярно склону, верхний — в горизонтальном направлении. На каком минимальном расстоянии друг от друга пролетят камни, если вплоть до момента максимального сближения они ещё будут находиться в воздухе? ответ выразите в м, округлив до целого числа. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Длина наклонной плоскости l связана с её высотой h соотношением l=h/sin(a), линейная скорость v связана с угловой скоростью w соотношением v=wR, где R - радиус диска.
Тогда mglsin(a)=v^2/2*(m+J/R^2). Так как движение тела происходит лишь под действием силы тяжести, то оно равноускоренное. Тогда v=at и l=at^2/2. Отсюда ускорение a=mgsin(a)/(m+J/R^2). Момент инерции диска J=mR^2/2. Тогда ускорение a=mgsin(a)/(3m/2)=2gsin(a)/3
Дослідження залежності ККД від кута нахилу похилої площини
Мета: Встановити експериментально залежність ККД від кута нахилу похилої площини до горизонту; порівняти результати експериментально одержаної залежності та теоретично отриманого співвідношення.
Обладнання: Похила площина, динамометр, вимірювальна стрічка або лінійка, брусок, транспортир.
Теоретичні відомості
ККД похилої площини є відношення корисної роботи до затраченої , тобто:
; , (1)
де – маса тіла;
– висота похилої площини;
– прискорення вільного падіння;
– сила, необхідна для рівномірного руху тіла вгору по похилій площині;
– довжина похилої площини.
З малюнка
, (2)
де – коефіцієнт тертя;
– кут нахилу похилої площини.
Підставивши (1) в (2) одержимо:
(3)
Щоб знайти коефіцієнт тертя , розмістимо брусок на похилій площині і піднімаючи її за один кінець знайдемо граничний кут, при якому брусок буде ковзати в низ. Це станеться тоді, коли скочуюча сила , звідки:
.
Тоді формула (3) набуває вигляду:
(4)