Дано: m = 10 г = 0,01 кг R = 0,16 м h = 0,2 м
Найти: N - сила, с которой шайба давит на поверхность кольца в нижней точке траектории
Решение:
В нижней точке траектории на шайбу действуют две силы: сила тяжести m * g, направленная вниз, и нормальная сила реакции опоры N, направленная перпендикулярно к поверхности кольца.
По второму закону Ньютона, сумма сил, действующих на шайбу в нижней точке, равна нулю:
N - m * g = 0 N = m * g
Скорость шайбы в нижней точке траектории определяется по теореме о сохранении механической энергии:
Потенциальная энергия в верхней точке:
Ep = m * g * (R + h)
Кинетическая энергия в нижней точке:
Ek = ½ * m * v²
По закону сохранения механической энергии:
Ep = Ek m * g * (R + h) = ½ * m * v² v² = 2 * g * (R + h)
Следовательно,
v = √(2 * g * (R + h))
Подставляя это выражение в уравнение для N, получаем:
N = m * g = 0,01 кг * 10 м/с² = 0,38 Н
Ответ: 0,38 Н