Задача по механике №278

На вершине покоящейся на гладком горизонтальном столе горки массой 3m  удерживают шайбу массой m  (см. рис.). Шайбу отпускают, и она скользит по горке без трения и отрыва и покидает горку. Горка, не отрывавшаяся от стола, приобретает скорость u  . Найти разность высот H  между вершинами горки. Верхняя часть поверхности правой вершины горки наклонена к вертикали под углом β = 30∘ . Направления всех движений параллельны плоскости рисунка.

PIC

Так как шайба движется без отрыва от горки, то относительная скорость шайбы при вылете с горки направлена под углом  β  к перпендикуляру (см. рис.).

PIC

Изобразим треугольник скоростей

PIC

Здесь vотн  – скорость шайбы относительно горки, u  – скорость горки, v  – скорость шайбы в неподвижной системе отсчёта, vx  и vy  – проекция скорости v  на горизонтальную и вертикальную оси.
Запишем закон сохранения энергии:

mgH  = 3mu2-+ mv2-          2     2

Запишем также закон сохранения импульса для горизонтальной системы отсчёта:

0= −3mu + mvx ⇒ vx = 3u.

Из треугольника скоростей можно найти vy

     4u               √ - tgβ = vy ⇒ vy = 4uctgβ =4 3u.

Из теоремы Пифагора

v2 = v2x +v2y =9u2 +48u2 = 57u2.

Тогда по закону сохранения энергии

      (       )    (         )     2 H = -1 3u2+ v2 = -1 3u2+ 57u2 = 30u-     2g           2g              g
Оцените статью
Я решу все!