Чтобы найти максимальную скорость шара, который скатывается с горки высотой 5 метров без трения, можно использовать закон сохранения энергии.
Когда шар находится на вершине горки, вся потенциальная энергия будет превращена в кинетическую энергию, когда шар достигнет основания горки. Потенциальная энергия (PE) на высоте h считается по формуле:
\[ PE = mgh, \]
где:
- \( m \) — масса шара (в данной задаче она сократится),
- \( g \) — ускорение свободного падения (примерно \( 9.81 \, \text{м/с}^2 \)),
- \( h \) — высота (5 метров).
Кинетическая энергия (KE) шара считается по формуле:
\[ KE = \frac{1}{2} mv^2, \]
где \( v \) — скорость шара на основании горки.
По закону сохранения энергии у нас есть:
\[ PE = KE. \]
Запишем это уравнение:
\[ mgh = \frac{1}{2} mv^2. \]
Масса \( m \) в данном случае можно сократить:
\[ gh = \frac{1}{2} v^2. \]
Теперь выразим скорость \( v \):
\[ v^2 = 2gh \]
\[ v = \sqrt{2gh}. \]
Подставим значения:
\[ v = \sqrt{2 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 \cdot 5 \, \text{м}}. \]
Теперь посчитаем:
\[ v = \sqrt{98.1} \approx 9.9 \, \text{м/с}. \]
Таким образом, максимальная скорость шара при отсутствии трения составляет примерно 9.9 м/с.