Мысль, что тела падают на землю из-за притяжения их земным шаром, является далеко не новой: об этом знали еще древние ученые, например, Платон.Наша планета Земля делает «тяжелым» все, что есть на Земле: и камень, который лежит, и подброшенный мяч, и капли воды, и снежинки, которые летят на Землю, и людей, стоят они на месте или идут по улице. Все и всех притягивает к себе Земля.На столе стоит ваза. На нее действует сила притяжения, но стол не дает ей упасть. Одно неловкое движение – и вот, ваза уже летит на пол под действием земного притяжения и вдребезги разбивается. Сила тяжести действует сквозь воду, воздух, сквозь любые твердые преграды. И как только предмет лишается опоры, то он немедленно падает вниз.Чудесной силой притяжения обладает не только планета Земля, но и мельчайшие пылинки, и тяжелые гири, и мошки, и слоны, и даже люди. Сила взаимного притяжения предметов разная. Она зависит от массы предметов. Чем больше масса, тем сильнее притяжение. И движутся предметы под воздействием этой силы с разной скоростью: легкие – быстро, более массивные – медленнее. Вот и кажется, что притягивает быстрее тот, кто тяжелее.Без земного притяжения было бы плохо. Дома съезжали бы со своих фундаментов, вода выплеснулась бы из океанов, воздух мгновенно весь улетел в космос, и нам нечем стало бы дышать. Да и мы сами, если бы нас не притягивала больше Земля, превратились бы в космических странников. Печальная картина.Откуда берется сила притяжения – загадка, над которой ломают головы ученые всего мира. И, может быть, эта тайна скоро будет раскрыта…
Задачу разобьем на несколько частей (процессов) и начнем с последней.1. Движение бруска по шероховатой горизонтальной поверхности.Пусть υ2 — это скорость бруска сразу после удара. Пройденный путь s найдем, используя закон сохранения энергии. За нулевую высоту примем высоту поверхности, по которой движется брусок (рис. 1). Работа силы тренияA=ΔE=E−E0,где A=−Ftr⋅s,Ftr=μ⋅N=μ⋅M⋅g,E=0,E0=M⋅υ222. Тогда−μ⋅M⋅g⋅s=−M⋅υ222,s=υ222μ⋅g.(1) 2. Столкновение тела и бруска.Пусть υ — это скорость тела перед ударом, υ1 — скорость тела после удара. Так как удар упругий, то для нахождения скорости бруска υ2 воспользуемся законами сохранения энергии и импульса. За нулевую высоту примем высоту поверхности, на которой находится брусок, ось 0Х направим по направлению скорости υ (рис. 2). Запишем законы:m⋅υ22=m⋅υ212+M⋅υ222,m⋅υ→=m⋅υ→1+M⋅υ→2,m⋅υ2=m⋅υ21+M⋅υ22,m⋅υ=m⋅υ1x+M⋅υ2 (направление скорости υ1 мы не знаем). Решим систему двух последних уравнений:υ1x=υ−M⋅υ2m,m⋅υ2=m⋅(υ−M⋅υ2m)2+M⋅υ22,m⋅υ2=(m⋅υ2−2M⋅υ⋅υ2+M2⋅υ22m)+M⋅υ22,M2⋅υ22m+M⋅υ22=2M⋅υ⋅υ2,υ2⋅(Mm+1)=2υ,υ2=2m⋅υM+m.(2) 3. Движение тела на нити.Будем так же использовать закон сохранения энергии. За нулевую высоту примем нижнее положение тела (рис. 3). Внешних сил нет, поэтомуE=E0,m⋅g⋅h0=m⋅υ22,где h0 = BC = AC – AB = l⋅(1 – cos α) (см. рис. 3). Тогдаg⋅l⋅(1−cosα)=υ22,υ=2g⋅l⋅(1−cosα)−−−−−−−−−−−−−−√.(3) Подставим уравнение (3) в (2), а затем в уравнение (1). В итоге получаем:υ22=(2mM+m)2⋅2g⋅l⋅(1−cosα),s=(2mM+m)2⋅2g⋅l⋅(1−cosα)2μ⋅g=4m2⋅l⋅(1−cosα)μ⋅(M+m)2.
=15 м\с
=10 м\с
1 ч = 60м = 60*60с = 3600с
1/1 км/ч = 1000/3600 м/с = 5/18 м/с
54*5/18 = 15
36*5/18 = 10