Санки массой 6 кг соскользнули с горки высотой 10 м. Скорость санок в конце спуска равна 12 м/с. Нулевому уровню потенциальной энергии санок соответствует их положение в конце спуска. а) Чему равна начальная потенциальная энергия санок? б) Чему равна работа силы трения при соскальзывании с горки? в) Чему была бы равна скорость санок в конце спуска, если бы работа силы трения была в 2 раза меньше по модулю?
от

1 Ответ

Дано:  
Масса санок (m) = 6 кг  
Высота горки (h) = 10 м  
Скорость в конце спуска (v) = 12 м/с  
Ускорение свободного падения (g) = 9.81 м/с²  

а) Начальная потенциальная энергия санок:  
PE_нач = mgh  
PE_нач = 6 кг * 9.81 м/с² * 10 м  
PE_нач = 588.6 Дж  

Ответ: Начальная потенциальная энергия санок равна 588.6 Дж.

б) Работа силы трения при соскальзывании с горки:  
Находим изменение кинетической энергии как работу силы трения:  
ΔKE = W_трения  
ΔKE = KE_кон - KE_нач  
ΔKE = (1/2)mv² - mgh  
ΔKE = (1/2)*6 кг*(12 м/с)² - 6 кг*9.81 м/с²*10 м  
ΔKE ≈ 216 Дж  

Ответ: Работа силы трения при соскальзывании с горки составляет приблизительно 216 Дж.

в) Расчет скорости санок при изменении работы трения:  
Если работа силы трения уменьшилась в 2 раза, то ΔKE будет уменьшена в 2 раза.  
Пусть новая работа силы трения равна 108 Дж (половина предыдущего значения).  
Тогда (1/2)mv_n² - mgh = 108  
3v_n² - 2gh = 216  
3v_n² - 2*9.81 м/с²*10 м = 216  
3v_n² - 196.2 = 216  
3v_n² = 412.2  
v_n² ≈ 137.4  
v_n ≈ √137.4  
v_n ≈ 11.7 м/с  

Ответ: Если работа силы трения была в 2 раза меньше по модулю, то скорость санок в конце спуска составит приблизительно 11.7 м/с.
от