Для решения данной задачи, нам нужно рассмотреть несколько этапов. Мы будем использовать законы сохранения энергии и динамики. Давайте разберем все шаги подробно.

Кубик начинает соскальзывать с высоты H = 3 м. На высоте h = 2 м, его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. Мы можем использовать закон сохранения механической энергии:

• Потенциальная энергия на высоте H: PE1 = m * g * H = 1 кг * 9,81 м/с² * 3 м = 29,43 Дж.
• Потенциальная энергия на высоте h: PE2 = m * g * h = 1 кг * 9,81 м/с² * 2 м = 19,62 Дж.
• Кинетическая энергия на высоте h: KE = PE1 - PE2 = 29,43 Дж - 19,62 Дж = 9,81 Дж.

Теперь мы можем найти скорость кубика на высоте h:

• KE = (1/2) * m * v², откуда v² = (2 * KE) / m = (2 * 9,81 Дж) / 1 кг = 19,62 м²/с².
• v = √(19,62) ≈ 4,43 м/с.

На высоте h = 2 м кубик движется по окружности радиусом R = 1,5 м. На него действуют две силы:

• Сила тяжести (mg, направлена вниз).
• Сила нормальной реакции (N, направлена перпендикулярно к стенке петли).

На кубик действуют центростремительная сила и сила тяжести. Центростремительная сила определяется как:

• Fц = m * v² / R, где v – скорость кубика.

Подставим значения:

• Fц = 1 кг * (4,43 м/с)² / 1,5 м ≈ 13,09 Н.

Теперь мы можем записать уравнение для вертикальных сил на кубик:

• N - mg = Fц.

Подставим известные значения:

• N - (1 кг * 9,81 м/с²) = 13,09 Н.
• N - 9,81 Н = 13,09 Н.
• N = 13,09 Н + 9,81 Н = 22,90 Н.

Если бы вы хотели нарисовать схему, то на ней можно было бы изобразить кубик, две силы: силу тяжести, направленную вниз, и нормальную силу, направленную перпендикулярно к стенке петли. Это поможет визуально понять распределение сил.