Санки массой 10 кг скатываются с горки высотой 15 метров и длиной 25 метров. Съехав с горы и проехав некоторый путь по горизонтальной поверхности, санки останавливаются. Найдите расстояние от основания горки до места остановки санок. Коэффициент трения на всем пути одинаков и равен 0 ,2
от

1 Ответ

Дано:
- Масса санок m = 10 кг
- Высота горки h = 15 м
- Длина горки L = 25 м
- Коэффициент трения μ = 0,2
- Ускорение свободного падения g = 9,8 м/с²

Необходимо найти расстояние от основания горки до места остановки санок.

Решение:

1. Энергия на горке
Сначала находим начальную потенциальную энергию санок, когда они находятся на вершине горки:
E_потенц = m * g * h

E_потенц = 10 * 9,8 * 15 = 1470 Дж

Когда санки скатываются с горки, эта энергия преобразуется в кинетическую энергию, но часть её уходит на преодоление трения. Потенциальная энергия на вершине превращается в кинетическую энергию внизу горки, а также в работу силы трения.

2. Кинетическая энергия на конце горки
Итак, на конце горки кинетическая энергия санок будет равна разности между потенциальной энергией и работой силы трения.

Работа силы трения на скользящей поверхности горки:
A_т = F_тр * L = μ * m * g * L

A_т = 0,2 * 10 * 9,8 * 25 = 490 Дж

Итак, кинетическая энергия на конце горки:
E_кин = E_потенц - A_т = 1470 - 490 = 980 Дж

3. Определение скорости санок внизу горки

Кинетическая энергия на конце горки выражается через массу и скорость:
E_кин = (1/2) * m * v²

980 = (1/2) * 10 * v²

v² = 196

v = 14 м/с

4. Работа трения на горизонтальной поверхности
Теперь санки двигаются по горизонтальной поверхности, где действует сила трения, замедляющая их движение. Работа силы трения будет уравновешивать кинетическую энергию санок и останавливать их. На горизонтальной поверхности сила трения:
F_тр = μ * m * g

F_тр = 0,2 * 10 * 9,8 = 19,6 Н

Работа силы трения на горизонтальной поверхности будет равна:
A_т = F_тр * S

где S — искомое расстояние, которое проезжают санки.

Эта работа уравновешивает всю кинетическую энергию:
A_т = E_кин

19,6 * S = 980

S = 980 / 19,6 = 50 м

Ответ:
Расстояние от основания горки до места остановки санок составляет 50 метров.
от