С неподвижного блока груз подняли вверх. При этом к свободному концу нити, переброшенной через блок, прила-
гали силу F = 80 Н. Определите КПД неподвижного блока. Извест-
но, что груз при подъеме имел скорость, модуль которой у = 3,0
и обладал кинетической энергией E = 27 Дж.

Показать ответ

Ответ:

aruzhan152

25.12.2020 09:31

Сходства: Оба поля уменьшаются пропорционально квадрату расстояния от объекта и оба поля пропорциональны некоему внутреннему свойству объекта (массе или заряду)

Различия: Электрическое поле создается только заряженными телами, а гравитационное - абсолютно всеми телами, имеющими массу. С электрическим полем взаимодействуют только заряженные тела, а с гравитационным - все тела, имеющие массу. При взаимодействии с электрическим полем на заряженное тело может действовать сила как вдоль, так и против поля (в зависимости от знака заряда тела), а гравитация ВСЕГДА работает только на притяжение.

0,0(0 оценок)

Ответ:

ksyumikk2003

09.09.2022 12:06

Рассмотрим подзадачу слева. Разложим компоненты скорости первого шарика на касательную и нормальную по отношению к левой грани составляющие. Соударение меняет знак нормальной составляющей, оставляя касательную неизменной.

Пока шарик летит от первого соударения до второго, он полностью теряет касательную составляющую. Поэтому он, во второй раз падая на призму строго нормально, отражается в противоположном направлении и проходит свою траекторию в обратном направлении.

Найдем при каком угле это возможно. Введем систему координат, связав начало координат с ребром призмы, лежащим на столе, ось икс направим вдоль грани вверх, ось игрек - перпендикулярно грани, наружу. Начало координат лежит пусть на столе. Пусть острый угол при основании призмы равен альфа, тогда

$y(t) = v_{0y}t-(g\cos\alpha) t^2/2\\ v_x(t) = v_{0x}-(g\sin\alpha)t$

Где v0x и v0y - касательная и нормальная составляющая скорости шарика ПОСЛЕ первого удара. Нам нужно, чтобы при каком-то τ обе вышенаписанные функции занулились (шарик ударяется о призму в тот момент, когда полностью погашена касательная компонента). Имеем

$v_{0y}\tau-(g\cos\alpha) \tau^2/2 = 0\\ v_{0x}-(g\sin\alpha)\tau = 0\\\\ \tau = 2v_{0y}/(g\cos\alpha) = v_{0x}/(g\sin\alpha)\\ 2(v_0\sin\alpha)/(g\cos\alpha) = v_0\cos\alpha/(g\sin\alpha)\\ 2\tan^2\alpha = 1\\ \alpha = \arctan(1/\sqrt{2})$

Левый угол найден.

Рассмотрим подзадачу справа. Ее удобнее решать "с конца", воспользовавшись принципом обратимости в механике. Итак, пусть шарик падает сверху на призму, имея какую-то начальную скорость. Опять-таки, упругое соударение изменит его нормальную проекцию скорости, но не касательную. Введем ось икс вдоль грани вниз, игрек перпендикулярно грани наружу, начало координат в месте падения шарика. Пусть острый угол при основании равен бета. Имеем

$v_x(t) = v_{0x}+gt\sin\beta\\
v_y(t) = v_{0y}-gt\cos\beta\\
y(t) = v_{0y}t-(g\cos\beta)t^2/2$

Опять-таки, время полета найдется из условия y(t) = 0. При этом мы точно знаем, что проекции скоростей в конце полета должны быть такими, чтобы после второго отражения шарик поехал горизонтально влево. А это произойдет когда скорость в конце будет направлена под углом бета к введенной оси икс. Итак

$\tau = 2v_{0y}/(g\cos\beta)\\
v_x(\tau) = v_{0x}+\frac{2v_{0y}}{\cos\beta}\sin\beta\\
v_y(t) = v_{0y}-2v_{0y} = -v_{0y}\\
v_x(\tau)/(-v_y(\tau)) = \cot\beta\\
\frac{v_{0x}}{v_{0y}} + 2\tan\beta = \cot\beta\\
\tan\beta+2\tan\beta = \cot\beta\\
3\tan^2\beta = 1\\
\beta = \arctan(1/\sqrt{3})$

Ну угол при вершине найдем как

$\gamma = \pi-\alpha-\beta = \pi-\arctan(1/\sqrt{2})-\arctan(1/\sqrt{3})$