Какой была сила, препятствующая движению ребенка на горизонтальной поверхности после того, как он съехал с горки

Tanec

6

Для решения этой задачи, нам понадобятся некоторые физические принципы и формулы. Давайте рассмотрим каждый шаг по порядку.

Шаг 1: Определение известных величин
Мы знаем, что высота горки составляет 3 метра, масса санок равна 3,2 кг, а расстояние, которое ребенок проехал после съезда - 12 метров.

Шаг 2: Подсчет потенциальной энергии на вершине горки
Когда ребенок находится на вершине горки, его потенциальная энергия равна масса умноженная на ускорение свободного падения \(g\) и высоту горки \(h\). В данном случае, потенциальная энергия равна \(mgh\), где \(m\) - масса санок, \(g\) - ускорение свободного падения, а \(h\) - высота горки. Подставим известные значения в эту формулу:
\[ПЭ = mgh = 3,2 \, кг \times 9,8 \, м/с^2 \times 3 \, м = 94,08 \, Дж.\]

Шаг 3: Расчет кинетической энергии на нижней точке горки
Кинетическая энергия ребенка на нижней точке горки равна его полной энергии минус потенциальная энергия в начальной точке. Таким образом, кинетическая энергия равна \(E_{к} = E_{полн} - ПЭ\).

Шаг 4: Подсчет скорости ребенка на конечной точке
Мы можем использовать формулу кинетической энергии для расчета скорости ребенка на конечной точке: \(E_{к} = \frac{1}{2}mv^2\), где \(m\) - масса санок, \(v\) - скорость ребенка. Подставим известные значения и найдем скорость:
\[v = \sqrt{\frac{2E_{к}}{m}}.\]

Шаг 5: Расчет силы трения
Теперь мы можем рассчитать силу трения, препятствующую движению ребенка на горизонтальной поверхности. Сила трения является силой, противодействующей движению, и основывается на величине нормальной силы, действующей на ребенка со стороны поверхности, и коэффициенте трения между санками и поверхностью. Формула для силы трения: \(f_{тр} = \mu \cdot N\), где \(\mu\) - коэффициент трения, \(N\) - нормальная сила. В данном случае, сила трения равна силе, препятствующей движению ребенка. Но так как ребенок скользит по склону без трения, то сила трения будет равна нулю.

Ответ: Сила, препятствующая движению ребенка на горизонтальной поверхности после съезда с горки, равна нулю, так как ребенок скользит без трения.