Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание № 1600
i

С вы­со­ты H  =  80 см из со­сто­я­ния покоя ма­лень­кий бру­сок на­чи­на­ет со­скаль­зы­вать по глад­кой по­верх­но­сти, плав­но пе­ре­хо­дя­щей в по­лу­ци­линдр ра­ди­у­сом R  =  50 см (см. рис.). Если тра­ек­то­рия дви­же­ния брус­ка лежит в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти, то вы­со­та h, на ко­то­рой бру­сок оторвётся от внут­рен­ней по­верх­но­сти по­лу­ци­лин­дра, равна ... см.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Рас­смот­рим два по­ло­же­ния брус­ка: на­ча­ло спус­ка и мо­мент от­ры­ва. По за­ко­ну со­хра­не­ния энер­гии при от­сут­ствии силы тре­ния в ИСО, свя­зан­ной с Зем­лей

mgH =mgh плюс дробь: чис­ли­тель: m v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Бру­сок ото­рвет­ся от по­верх­но­сти по­лу­ци­лин­дра, когда сила ре­ак­ции опоры ста­нет рав­ной 0. В этой точке на тело дей­ству­ет сила тя­же­сти, на­прав­лен­ная вер­ти­каль­но вниз. При дви­же­нии по окруж­но­сти дан­ная сила яв­ля­ет­ся при­чи­ной цен­тро­стре­ми­тель­но­го уско­ре­ния a= дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: R конец дроби . При этом век­то­ра уско­ре­ния и силы тя­же­сти об­ра­зу­ют угол  альфа . По вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на в про­ек­ции на ось, со­на­прав­лен­ную с век­то­ром уско­ре­ния, в ИСО ma=mg ко­си­нус альфа . Из ри­сун­ка сле­ду­ет, что  ко­си­нус альфа = дробь: чис­ли­тель: h минус R, зна­ме­на­тель: R конец дроби . Объ­еди­няя урав­не­ния, по­лу­ча­ем

h= дробь: чис­ли­тель: 2H плюс R, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 умно­жить на 80 плюс 50, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби =70 см.

Ответ: 70.

Источник: Цен­тра­ли­зо­ван­ное те­сти­ро­ва­ние по фи­зи­ке, 2021
Сложность: II