Маленький шарик падает сверху на наклонную плоскость и упруго отражается от неё. Угол наклона плоскости к горизонту равен На какое расстояние по горизонтали перемещается шарик между первым и вторым ударами о плоскость? Скорость шарика непосредственно перед первым ударом направлена вертикально вниз и равна
Какие законы Вы использовали для описания движения? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование
1. Выберем Землю как инерциальную систему отсчета, используемые законы будем записывать в этой СО.
2. Движение тела поступательное, поэтому будем считать его материальной точкой.
3. В условии данной задачи пренебрегаем силой сопротивления воздуха, поэтому тело движется только под действитем силы тяжести с ускорением свободного падения, равным и направленным вертикально вниз. Ось
направлена перпендикулярно наклонной плоскости. Ось
направлена параллельно плоскости вниз.
4. Проекция ускорения на ось равна
, поэтому описывать движение по вертикали будем с помощью законов прямолинейного равноускоренного движения. Проекция ускорения на ось
равна
, поэтому описывать движение по горизонтали будем с помощью законов прямолинейного равноускоренного движения.
Решение
Введем систему координат. При упругом ударе угол падения равен углу отражения. Угол падения равен углу наклона плоскости (из геометрии), следовательно, равен . Из этого следует, что после удара угол между вектором скорости и поверхностью наклонной плоскости равен
.
Спроецируем вектор скорости и ускорения на каждую ось:
Законы движения шарика имеют вид:
В момент второго соударения ,
:
Из рисунка видно, что