Jaką drogę pokona tocząca się kula po powierzchni nachylonej do poziomu pod kątem 30 stopni jeżeli na początku jego prędkość liniowa wynosiła 10m/s



Odpowiedź :

Domyślam się, że kula wtacza się pod górę.

U podnóża równi ma ona energię kinetyczną:

[tex]T=\frac{mV_0^2}{2}+\frac{I\omega^2}{2}[/tex]

w wypadku braku poślizgu

[tex]\omega=V_0/r[/tex]

natomiast dla kuli:

[tex]I=\frac{2}{5}mr^2\\T=\frac{mV_0^2}{2}+\frac{2/5\cdot mr^2\cdot V_0^2}{2r^2}=\frac{7mV_0^2}{10}[/tex]

Z drugiej strony na maksymalnej wysokości, kula ma energię potencjalną≤ ale nie ma już energii kinetycznej:

[tex]E_p=mgH[/tex]

Z jednorodności czasu wynika, że:

[tex]T=E_p\\\frac{7mV_0^2}{10}=mgH\\H=\frac{7V_0^2}{10g}[/tex]

autor nie pyta nas jednak o wysokość a o drogę. Znamy jednak kąt nachylenia równi:

[tex]\frac{H}{S}=\sin\alpha\\S=\frac{H}{\sin\alpha}=\frac{7V_0^2}{10g\sin\alpha}\\S=\frac{7\cdot 100m^2/s^2}{98.1m/s^2\cdot0.5}\approx14.27m[/tex]

pozdrawiam