Небольшая шайба массой 100 г съезжает с горки без начальной скорости. У основания горки шайба приобретает кинетическую энергию 1,6 Дж. Какова высота горки, если работа силы трения между шайбой и поверхностью горки составила 0,4 Дж?

Добрый день!

Для решения данной задачи, нам понадобятся несколько физических законов и формул.

Первым законом, который мы используем, является закон сохранения механической энергии. Он гласит, что сумма потенциальной энергии и кинетической энергии тела в любой точке его движения остается постоянной, если на него не действуют внешние силы, которые совершают работу.

Таким образом, мы можем записать следующее уравнение:

Потенциальная энергия + Кинетическая энергия + Работа силы трения = Потенциальная энергия (на дне горки)

Так как у шайбы нет начальной скорости, в самом начале движения она имеет только потенциальную энергию:

Масса шайбы: m = 100 г = 0,1 кг
Потенциальная энергия на дне горки: Ep = 1,6 Дж
Работа силы трения: W = 0,4 Дж

Теперь перейдем к пошаговому решению:

1. Выразим потенциальную энергию на дне горки через массу шайбы и высоту горки, используя формулу потенциальной энергии Ep = mgh, где g - ускорение свободного падения (примерное значение 9,8 м/с²). Получаем выражение g = Ep / (mh):

g = 1,6 Дж / (0,1 кг * h).

2. Теперь учтем работу силы трения. Работа силы трения, совершаемая на пути спуска, увеличивает потенциальную энергию системы. Так как работа силы трения отрицательна, мы ее вычитаем. Таким образом, формула примет вид:

Ep = mgh - W.

3. Подставим выражение для ускорения свободного падения, полученное в первом пункте:

1,6 Дж = 0,1 кг * h * (1,6 Дж / (0,1 кг * h)) - 0,4 Дж.

4. Упростим уравнение, сократим массу шайбы:

1,6 Дж = 0,1 кг * h - 0,4 Дж.

5. Перенесем 0,4 Дж на другую сторону уравнения:

1,6 Дж + 0,4 Дж = 0,1 кг * h.

6. Суммируем энергии:

2 Дж = 0,1 кг * h.

7. Разделим обе стороны уравнения на массу шайбы:

h = 2 Дж / 0,1 кг.

8. Произведем вычисления:

h = 20 м.

Таким образом, высота горки составляет 20 метров.

Надеюсь, данное пошаговое решение помогло вам разобраться в задаче. Если остались какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их!