Обруч массой 1 кг движется с линейной скоростью 5 м/с по горизонтальной поверхности, а затем начинает подниматься по наклонной плоскости. Какова высота, на которую он сможет подняться? Мгновенная ось вращения обруча находится в точке соприкосновения с плоскостью.

Физика 11 класс Энергия и ее превращения обруч масса 1 кг линейная скорость 5 м/с наклонная плоскость высота подъема мгновенная ось вращения Новый

Для решения задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии. В начале у нас есть кинетическая энергия обруча, когда он движется по горизонтальной поверхности, и эта энергия будет преобразована в потенциальную энергию, когда обруч поднимется на определенную высоту.

Давайте начнем с расчета кинетической энергии обруча. Кинетическая энергия (КЭ) определяется по формуле:

КЭ = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса обруча (1 кг),
• v - линейная скорость (5 м/с).

Подставим значения:

КЭ = (1 кг * (5 м/с)^2) / 2

Сначала вычислим (5 м/с)^2:

(5 м/с)^2 = 25 м²/с²

Теперь подставим это значение в формулу для кинетической энергии:

КЭ = (1 кг * 25 м²/с²) / 2 = 25/2 = 12.5 Дж

Теперь, когда обруч начинает подниматься по наклонной плоскости, его кинетическая энергия будет преобразована в потенциальную энергию (ПЭ). Потенциальная энергия определяется по формуле:

ПЭ = m g h

где:

• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
• h - высота, на которую поднимется обруч.

Согласно закону сохранения энергии, вся кинетическая энергия обруча будет равна потенциальной энергии, когда он достигнет максимальной высоты:

КЭ = ПЭ

Подставим наши значения:

12.5 Дж = 1 кг 9.81 м/с² h

Теперь решим уравнение для h:

h = 12.5 Дж / (1 кг * 9.81 м/с²)

Вычислим значение:

h = 12.5 / 9.81 ≈ 1.27 м

Таким образом, обруч сможет подняться на высоту примерно 1.27 метра.