ри скатывании с горки высотой h у обоих цилиндров высвобождается одинаковая потенциальная энергия: П = m*g*h , где m - масса цилиндра , g - ускорение свободного падения, и превращается в кинетическую К. В случае скатывания без проскальзывания цилиндры вращаются, поэтому полная кинетическая энергия равна сумме кинетической энергии поступательного( Кп) и Вращательного( Кв) движений: К = Кп + Кв .
Кп = m*V2/2 (, где V - скорость поступательного движения у основания горки ; Кв = J*ω2/2 , где J - момент инерции цилиндра относительно его оси, ω - угловая скорость вращательного движения у основания горки. То есть полная кинетическая энергия Цилиндра равна: К= m*V2/2+ J*ω2/2.
По закону сохранения энергии: m*g*h= m*V2/2+ J*ω2/2. Подставив ω = V/R, получим m*g*h= m*V2/2+ J* V2/2 R2, откуда V=√ m*g*h/(m/2+ J/2 R2) или V=√ 2m*g*h/(m+ J/ R2)
Момент инерции сплошного цилиндра Jсп=m*R2/2, а пустотелого Jпуст= m*R2. Подставляем эти формулы в формулу для скорости и находим, что скорость пустотелого цилиндра равна Vпуст=√ 2*g*h/2, а для сплошного Vсплош=√ 2*g*h/1.5.
Находим отношения скоростей Vпуст/ Vсплош=√1.5/2, то есть Vпуст=√1.5/2* Vсплош. Т.е. скорость сплошного цилиндра больше скорости пустотелого, значит сплошной цилиндр скатиться быстрее. Отсюда можно сделать вывод, что чем меньше момент инерции, тем быстрее скатиться тело.
тело, брошенное вертикально вверх половину времени поднимается, половину падает, значит время подъема и падения по 3 с. по формуле скорости тела, брошенного верт. вверх v=v0+gt ,( векторно) , перейдем к модулям, учитывая знаки проекций, v =v0 - gt ( v=0, в верхней точке тело на мгновение остановилось)
получим : 0=v0 -gt, v0=gt, подставим числа v0=10*3=30 м/c .
по формуле перемещения при движении тела, брошенного вертикально вверх ,
h=v0t - gt^2 / 2, подставим h=30*3 - 10*9 / 2=45 м . ( можно по другой формуле
h=v0^2 / 2g, h=900 / 20=45 м результат такой же это мах. высота подъема ).
ответ: v0=30 м/c, h(мах) =45 м .
1 найдем массу болванки
m= p*V= 7800*2=15600 кг
2 найдем вес Вес приложен к подставке на которой лежит стальная деталь
Р=g*m= 10=15600= 156000 H=156 кН