При скатывании диска массой m с с высоты h его потенциальная энергия mgh преобразовывается в кинетическую энергию поступательного и вращательного движения: mgh=mv^2/2+Jw^2/2, где J - момент инерции диска. Длина наклонной плоскости l связана с её высотой h соотношением l=h/sin(a), линейная скорость v связана с угловой скоростью w соотношением v=wR, где R - радиус диска. Тогда mglsin(a)=v^2/2*(m+J/R^2). Так как движение тела происходит лишь под действием силы тяжести, то оно равноускоренное. Тогда v=at и l=at^2/2. Отсюда ускорение a=mgsin(a)/(m+J/R^2). Момент инерции диска J=mR^2/2. Тогда ускорение a=mgsin(a)/(3m/2)=2gsin(a)/3
Тень - это область, на которую не попадает ни один луч света ни из одной точки источника, то есть матового шара. Если представить себе мысленно ход лучей из каждой точки сферы диаметром 50см над горизонтальной поверхностью, а потом под этой сферой поместить непрозрачный шар, то полная тень под этим малым шаром будет областью пересечения горизонтальной плоскости пола и конической поверхности, образующие которой касаются одновременно и большого светящегося шара и малого непрозрачного. Надеюсь, я понятно высказался - нарисуйте, если не можете представить это мысленно. Если конус пересекается с плоскостью как окружность - внутри окружности будет полная тень. Если вершина конуса будет выше поверхности - тени не будет. А если вершина лежит на поверхности - будет как раз граничный случай. Теперь пойдем дальше. Вместо шаров возьмем полуокружности лежащие своими диаметрами на вертикальной оси симметрии, и проведем к ним касательную. Получим 2 подобных треугольника, у которых радиусы этих полуокружностей - катеты, а высота центра полуокружности от пола - гипотенуза. Если катеты относятся как 25:12.5, то гипотенузы относятся как 4:2, то есть центр непрозрачного шара висит над полом на высоте 2 метра.
