Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения энергии. В данном случае потенциальная энергия, которую имеет ящик на вершине горки, будет преобразована в кинетическую энергию внизу.
Шаги решения:
- Определим потенциальную энергию в начале:
- Потенциальная энергия (PE) рассчитывается по формуле:
PE = m * g * h
- где:
- m - масса ящика (мы не знаем её, но она нам не понадобится, так как она сократится в дальнейшем),
- g - ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²),
- h - высота горки (в нашем случае 9 м).
- Определим кинетическую энергию внизу:
- Кинетическая энергия (KE) рассчитывается по формуле:
KE = (1/2) * m * v²
- где v - скорость ящика внизу горки, которую мы ищем.
- Применим закон сохранения энергии:
- На вершине горки вся энергия - потенциальная, а внизу - вся энергия превращается в кинетическую. Таким образом, мы можем записать равенство:
m * g * h = (1/2) * m * v²
- Мы видим, что масса m сокращается с обеих сторон уравнения:
- g * h = (1/2) * v²
- Подставим известные значения:
Получаем:
9.8 * 9 = (1/2) * v²
- Решим уравнение для v:
- 9.8 * 9 = 88.2
- Таким образом, у нас получается:
88.2 = (1/2) * v²
- Умножим обе стороны на 2:
176.4 = v²
- Теперь найдем v, взяв квадратный корень:
v = √176.4
- Приблизительное значение:
v ≈ 13.28 м/с.
Ответ: Скорость ящика в конце спуска составит примерно 13.28 м/с.