Небольшой кубик массой m= 1 кг начинает соскальзывать с высоты H = 3 м по гладкой горке, переходящей в мёртвую петлю радиусом R = 1,5 м. С какой силой брусок давит на стенку петли на высоте h = 2 м от нижней точки петли? Сделайте рисунок с указанием сил, поясняющий решение. Помогите пожалуйста!!!! 50 баллов

Физика 10 класс Динамика и законы движения тел физика кубик масса высота горка мёртвая петля радиус сила стенка решение рисунок силы механика Энергия динамика Движение ускорение гравитация центростремительное ускорение давление Новый

Для решения данной задачи необходимо использовать законы механики, в частности, закон сохранения энергии и второй закон Ньютона.

Шаг 1: Определение скорости кубика на высоте h.

Кубик начинает движение с высоты H = 3 м. На высоте h = 2 м его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. Начальная потенциальная энергия кубика:

Ep1 = m * g * H,

где m = 1 кг, g = 9.81 м/с², H = 3 м.

Ep1 = 1 * 9.81 * 3 = 29.43 Дж.

На высоте h = 2 м его потенциальная энергия будет:

Ep2 = m * g * h = 1 * 9.81 * 2 = 19.62 Дж.

Разница в потенциальной энергии будет равна кинетической энергии на высоте h:

Ek = Ep1 - Ep2 = 29.43 - 19.62 = 9.81 Дж.

Кинетическая энергия выражается как:

Ek = (1/2) * m * v².

Подставим известные значения:

9.81 = (1/2) * 1 * v².

v² = 19.62,

v = √19.62 ≈ 4.43 м/с.

Шаг 2: Определение силы, с которой кубик давит на стенку петли.

На высоте h = 2 м от нижней точки петли кубик испытывает два основных воздействия: силу тяжести и нормальную силу, действующую со стороны стенки петли.

Сила тяжести:

Fт = m * g = 1 * 9.81 = 9.81 Н.

На высоте h = 2 м, кубик движется по круговой траектории радиусом R = 1.5 м. Для поддержания кругового движения необходимо учитывать центростремительное ускорение:

aц = v² / R = (4.43)² / 1.5 ≈ 13.06 м/с².

Центростремительная сила, необходимая для поддержания движения:

Fц = m * aц = 1 * 13.06 = 13.06 Н.

Шаг 3: Суммирование сил.

Нормальная сила N, с которой кубик давит на стенку петли, будет равна сумме силы тяжести и центростремительной силы:

N = Fт + Fц = 9.81 + 13.06 = 22.87 Н.

Итог:

Сила, с которой брусок давит на стенку петли на высоте h = 2 м, составляет примерно 22.87 Н.

Рисунок:

• На рисунке изобразите мёртвую петлю с радиусом R = 1.5 м.
• Отметьте высоту h = 2 м от нижней точки.
• Укажите направление силы тяжести (вниз) и нормальной силы (перпендикулярно стенке петли).
• Покажите, что нормальная сила N = Fт + Fц.