Давайте решим задачу пошагово.
Дано:
- Масса шара \( m = 0,5\, \text{кг} \)
- Высота горки \( h = 2\, \text{м} \)
- Сопротивление воздуха пренебрегаем.
- Не указано начальное движение, предполагаем, что шарик начинает катиться с покоя.
Шаг 1. Определим, что нужно найти
Нам нужно найти скорость шарика в конце горки — то есть, когда он достигнет её нижней точки.
Шаг 2. Используем закон сохранения энергии
Поскольку сопротивление воздуха пренебрегаем, механическая энергия (кинетическая + потенциальная) сохраняется.
Начально:
- Потенциальная энергия: \( E_{pot} = mgh \)
- Кинетическая энергия: в начале \( = 0 \), так как шарик катится с покоя.
В конце (внизу горки):
- Потенциальная энергия становится нулевой (уровень нижней точки горки).
- Все потенциальные энергии превращаются в кинетическую.
Шаг 3. Запишем уравнение сохранения энергии
\[ E_{pot, нач} = E_{kin, конец} \] \[ mgh = \frac{1}{2} m v^2 \]
Масса \( m \) сокращается по обе стороны уравнения: \[ gh = \frac{1}{2} v^2 \] или \[ v^2 = 2 g h \]
Шаг 4. Подставим известные значения
- \( g = 9,8\, \text{м/с}^2 \)
- \( h = 2\, \text{м} \)
\[ v^2 = 2 \times 9,8 \times 2 = 2 \times 19,6 = 39,2 \]
Теперь найдём \( v \): \[ v = \sqrt{39,2} \approx 6,26\, \text{м/с} \]
Ответ:
Скорость шарика в конце горки примерно равна 6,26 м/с.
Если нужно, я могу пояснить подробнее или ответить на дополнительные вопросы!