Маленький шарик падает сверху на наклонную плоскость и упруго отражается от нее. Угол наклона плоскости к горизонту равен 30°. На какое расстояние по горизонтали перемещается шарик между первым и вторым ударами о плоскость? Скорость шарика непосредственно перед первым ударом направлена вертикально вниз и равна 1 м/с.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] Направим оси системы координат так, как показано на рисунке: ось X вдоль наклонной плоскости вниз, а ось Y — перпендикулярно наклонной плоскости вверх. Начало координат совместим с точкой, в которой шарик в первый раз соударяется с плоскостью. Так как этот удар абсолютно упругий, после него скорость шарика сохраняет свой модуль, проекция скорости на наклонную плоскость остается неизменной, а проекция скорости шарика на перпендикулярную к наклонной плоскости ось меняет свой знак на противоположный.
Кинематические уравнения движения шарика имеют вид:
$\{ \beginarraylx= v _0 \sin альфа \cdot t + \dfracg \sin альфа \cdot t ^2 2, y= v _0 \cos альфа \cdot t - \dfracg \cos альфа \cdot t ^2 2. \endarray$
В момент второго соударения шарика с плоскостью $x=L,y=0$ откуда
$\{ \beginarraylL= v _0 \sin альфа \cdot t + \dfracg \sin альфа \cdot t ^2 2, 0= v _0 \cos альфа \cdot t - \dfracg \cos альфа \cdot t ^2 2. \endarray$
Решая систему уравнений, получаем:
$t= \frac{2 v _0}{g}$ и $L= \frac{4 v _0 ^2 \sin альфа}{g}$
Из рисунка видно, что
$S=L \cos альфа = $\frac{2 v _0 ^2 \sin 2 альфа}{g}$ \approx 0,17м$
Ответ: $S\approx 0,17м$
Кинематические уравнения движения шарика имеют вид:
$\{ \beginarraylx= v _0 \sin альфа \cdot t + \dfracg \sin альфа \cdot t ^2 2, y= v _0 \cos альфа \cdot t - \dfracg \cos альфа \cdot t ^2 2. \endarray$
В момент второго соударения шарика с плоскостью $x=L,y=0$ откуда
$\{ \beginarraylL= v _0 \sin альфа \cdot t + \dfracg \sin альфа \cdot t ^2 2, 0= v _0 \cos альфа \cdot t - \dfracg \cos альфа \cdot t ^2 2. \endarray$
Решая систему уравнений, получаем:
$t= \frac{2 v _0}{g}$ и $L= \frac{4 v _0 ^2 \sin альфа}{g}$
Из рисунка видно, что
$S=L \cos альфа = $\frac{2 v _0 ^2 \sin 2 альфа}{g}$ \approx 0,17м$
Ответ: $S\approx 0,17м$
Правильный ответ:
$S\approx 0,17м$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 106653 • Задание №16
[рис.] На рисунке приведен график зависимости числа нераспавшихся ядер эрбия $\ChemForm в степени левая кругла...
ID 104647 • Задание №9
[рис.] На Tp-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ отдал 50 кДж тепл...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом: (в данном случае: условия равновесия твердого тела в инерциальной системе отсчета: равенство нулю суммы внешних сил, действующих на тело, и моментов внешних сил относительно выбранной оси вращения);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объеме или отсутствуют.
И (
ИЛИ
)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не зачеркнуты.
И (
ИЛИ
)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (
ИЛИ
)
Отсутствует пункт V, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом: (в данном случае: условия равновесия твердого тела в инерциальной системе отсчета: равенство нулю суммы внешних сил, действующих на тело, и моментов внешних сил относительно выбранной оси вращения);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объеме или отсутствуют.
И (
ИЛИ
)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не зачеркнуты.
И (
ИЛИ
)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (
ИЛИ
)
Отсутствует пункт V, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №29 по предмету Физика:
ID 109084
В преддверии летнего сезона пожаров двое пожарных в одной из деревень решили заполнить одинаков...
ID 109085
Тело, свободно падающее с некоторой высоты, первый участок пути проходит за время $\tau =1c$ а ...
ID 109086
Тело, свободно падающее с некоторой высоты из состояния покоя, за время $\tau = 1c$ после начал...
ID 109088
Наклонная плоскость пересекается с горизонтальной плоскостью по прямой AB. Угол между плоскостя...
ID 109089
Прибор наблюдения обнаружил летящий снаряд и зафиксировал его горизонтальную координату $x_1$ и...