При скоростном спуске лыжник шел вниз по склону с углом наклона α=45°, не отталкиваясь палками. Коэффициент трения лыж о снег k=0,1. Сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости: F=aV², где постоянная величина a=0,7 кг/м. Какую максимальную скорость мог развить лыжник, если его масса m=90кг?
Скорость лыжника возрастает до тех пор пока m*g*sinа > k*m*g*cosa +Fс максимальная скорость будет при m*g*sina=k*m*g*cosa+a*V^2
Весь путь - s 1-я часть пути -x 2-я часть пути - s-x скорость на 1-м участке - v скорость на 2-м участке - 2v средняя скорость - 1,5v x/v - время прохождения 1-го участка (s-x)/2v - время прохождения 2-го участка x/v+(s-x)/2v = (2x+s-x)/2v= (s+x)/2v - время прохождения всего пути s:(s+x)/2v = 2sv/(s+x) - средняя скорость 2sv/(s+x) = 1,5v 2s/(s+x) = 1,5 2s =1,5*(s+x) 2s = 1,5s +1,5x 2s - 1,5s = 1,5x 0,5s = 1,5x s = 1,5x/0,5 s = 3x s - x = 3x-x = 2x - длина 2-го участка x/2x = 1/2 - 1-й участок в 2 раза короче 2-го
Скорость лыжника возрастает до тех пор пока
m*g*sinа > k*m*g*cosa +Fс
максимальная скорость будет при m*g*sina=k*m*g*cosa+a*V^2
V=√m*g*(sina-k*cosa)/a=√90*10*(0,7-0,07)/0,7=28,46 м/с
ответ Vmax=28,46 м/с
1-я часть пути -x
2-я часть пути - s-x
скорость на 1-м участке - v
скорость на 2-м участке - 2v
средняя скорость - 1,5v
x/v - время прохождения 1-го участка
(s-x)/2v - время прохождения 2-го участка
x/v+(s-x)/2v = (2x+s-x)/2v= (s+x)/2v - время прохождения всего пути
s:(s+x)/2v = 2sv/(s+x) - средняя скорость
2sv/(s+x) = 1,5v
2s/(s+x) = 1,5
2s =1,5*(s+x)
2s = 1,5s +1,5x
2s - 1,5s = 1,5x
0,5s = 1,5x
s = 1,5x/0,5
s = 3x
s - x = 3x-x = 2x - длина 2-го участка
x/2x = 1/2 - 1-й участок в 2 раза короче 2-го