Определить скорость поступательного движения сплошного цилиндра, скатившегося с наклонной плоскости высотой 20 см
от

1 Ответ

Дано:  
Высота наклонной плоскости h = 20 см = 0.2 м  

Сплошный цилиндр толщиной незначительно мал по сравнению с его радиусом, поэтому предполагаем, что цилиндр без проскальзывания скатывается.  

Пользуясь законами сохранения энергии, можно записать:  
mgh = 0.5 * m * v^2 + 0.5 * I * ω^2,  
где m - масса цилиндра, v - скорость центра масс, I - момент инерции цилиндра относительно его оси, ω - угловая скорость цилиндра  

Момент инерции цилиндра относительно его оси равен I = 0.5 * m * R^2, где R - радиус цилиндра  

Так как цилиндр скатывается без проскальзывания, величина скорости центра масс и угловой скорости связаны соотношением:  
v = R * ω  

Подставляем выражение для момента инерции и связь между v и ω в уравнение сохранения энергии:  
mgh = 0.5 * m * v^2 + 0.25 * m * v^2  
mgh = 0.75 * m * v^2  
v = sqrt((2 * g * h) / 3)  

Подставляем известные значения и рассчитываем скорость:  
v = sqrt((2 * 9.81 * 0.2) / 3) ≈ 1.62 м/с  

Ответ:  
Скорость поступательного движения сплошного цилиндра, скатившегося с наклонной плоскости высотой 20 см, составляет примерно 1.62 м/с.
от