Чтобы найти скорость санок у подножия горки, можно использовать закон сохранения механической энергии. Предполагаем, что все потенциальная энергия на вершине горки преобразуется в кинетическую энергию внизу, поскольку горка гладкая и нет потерь на трение.
Потенциальная энергия (PE) на высоте h равна:
\[ PE = mgh \]
где
- \( m \) — масса санок (она нам не понадобится, так как она сократится),
- \( g \) — ускорение свободного падения (примерно \( 9,81 \, \text{м/с}^2 \)),
- \( h \) — высота (в данном случае \( 3,2 \, \text{м} \)).
Кинетическая энергия (KE) на дне горки равна:
\[ KE = \frac{1}{2} mv^2 \]
где
- \( v \) — скорость.
Согласно закону сохранения энергии, можно записать:
\[ mgh = \frac{1}{2} mv^2 \]
Сокращая массу \( m \) с обеих сторон, получаем:
\[ gh = \frac{1}{2} v^2 \]
Теперь подставим значение \( g \) и \( h \):
\[ 9,81 \, \text{м/с}^2 \cdot 3,2 \, \text{м} = \frac{1}{2} v^2 \]
Теперь вычислим:
\[ 31,392 \, \text{м}^2/\text{с}^2 = \frac{1}{2} v^2 \]
Умножим обе стороны на 2:
\[ 62,784 \, \text{м}^2/\text{с}^2 = v^2 \]
Теперь найдем \( v \), взяв квадратный корень:
\[ v = \sqrt{62,784} \approx 7,93 \, \text{м/с} \]
Таким образом, скорость санок у подножия горки составит примерно \( 7,93 \, \text{м/с} \).