m = 100 г = 0,1 кг.
g = 9,8 м/с^2.
L = 50 см = 0,5 м.
V = 3 м/с.
P - ?
Запишем 2 закон Ньютона для шарика при прохождении им нижней точки траектории: m *a = N - m *g, где m - масса шарика, a - центростремительное ускорение, N - сила упругости нити, m *g - сила тяжести.
Центростремительное ускорение, а определяется формулой: a = V^2/L, где V - скорость движения шарика, L - радиус окружности, в нашем случае длина нити.
N = m *a + m *g = m *(a + g) = m *(V^2/L + g).
Согласно 3 закону Ньютона сила натяжения нити равна весу шарика: P = N.
P = m *(V^2/L + g).
P = 0,1 кг *((3 м/с)^2/0,5 м + 9,8 м/с^2) = 2,78 Н.
ответ: вес шарика в нижней точке траектории составляет P = 2,78 Н.
L = Vo²*sin(2α) / g
находим:
sin (2α) = g*L / Vo² = 10*9600 / 400² = 0,6
2α ≈ 36,87°
α ≈ 18°