ответ:
объяснение:
на основании закона сохранения и превращения энергии составим уравнение:
wк1+wp1=wk2+wp2, где wк1, wp1 -кинетическая и потенциальная энергия шарика, находящегося на высоте h на наклонной плоскости; wк2, wp2 - кинетическая и потенциальная энергия шарика у основания наклонной плоскости.
нулевой уровень потенциальной энергии совместим с основанием наклонной плоскости. тогда
wp1 = mgh+q1*q2/4*pi*e0*h
wk1 = 0
второе слагаемое в выражении для wpl представляет собой потенциальную энергию, обусловленную взаимным расположением зарядов q1 и q2. пусть υ — скорость шарика у основания наклонной плоскости. тогда
wk2=m*v^2/2.
в это время расстояние между , как видно из рисунка, равно h/tgα. поэтому
wp2 = q1*q2*tga/4*pi*e0*h
с учетом этих значений энергии уравнение первое примет вид:
mgh+q1*q2/4*pi*e0*h = m*v^2/2 + q1*q2*tga/4*pi*e0*h
отсюда найдем скорость:
v = √2h+q1*q2*tga/2*pi*m*e0*h(1-tga)
Среднюю скорость катера можно сосчитать по формуле:
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{{{S_1} + {S_2}}}{{{t_1} + {t_2}}}\]
Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{S}{{2{\upsilon _1}}} = \frac{S}{{4{\upsilon _2}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{S}{{2{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Подставим выражения для времен \(t_1\) и \(t_2\) в формулу средней скорости.
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{S}{{\frac{S}{{4{\upsilon _2}}} + \frac{S}{{2{\upsilon _2 = \frac{S}{{\frac{{3S}}{{4{\upsilon _2 = \frac{{S \cdot 4{\upsilon _2}}}{{3S}} = \frac{{4{\upsilon _2}}}{3}\]
Значит необходимая нам скорость \(\upsilon_2\) определяется по такой формуле.
