1. Дано:
m = 2 кг
R = 2,5 м
v = 3 м/с
Найти:
P = ?
В задаче просят рассмотреть движение по окружности. Санки в верхней точке горки имеют вес, равный силе реакции опоры в этой точке. Проанализируем эти вертикальные силы.
Санки, въезжая на горку, движутся криволинейно, а значит скорость санок меняет своё направление. Следовательно, санки движутся по горке с ускорением. Из второго закона Ньютона известно, что тело приобретает ускорение, если на него действует сила, а также то, что направление силы точно такое же, как и направление ускорения. И т.к. санки движутся по горке (по окружности), то их ускорение и сила, удерживающая санки на поверхности горки, направлены к центру кривизны горки (к центру окружности). В верхней точке эта сила - центростремительная - будет складываться из силы реакции опоры (горки) и силы тяжести, действующих на санки, т.к. она является результирующей. Следовательно, можно записать уравнение для второго закона Ньютона и рассмотреть проекции сил:
N + mg = ma = Fцс
Сила реакции горки направлена вдоль оси Y, сила тяжести и центростремительная направлены против оси Y:

Вес - это сила, с которой тело действует на опору вследствие притяжения к Земле. По третьему закону Ньютона модуль веса будет равен модулю силы реакции горки:

Тогда:

6,4 H.
Чтобы узнать скорость, при которой санки в верхней точке горки будут в состоянии невесомости, необходимо приравнять вес санок к нулю:

5 м/с.
ответ: 6,4 Н и 5 м/с.
2. Дано:
v = 6 м/с
α = 50°
Найти:
R = ?
Т.к. велосипедист двигается под наклоном к земной поверхности, то вертикальные силы действуют на систему тел "велосипед-велосипедист" в разных точках: сила тяжести - в точке центра тяжести, а сила реакции опоры - в точке давления системы тел на земную поверхность (колёса велосипеда). Движение является криволинейным, следовательно оно происходит с ускорением. В данном случае центростремительной силой выступает сила трения, т.к. по оси X на колёса велосипеда больше никаких сил не действует. Уравнение для второго закона Ньютона:
N + mg + Fтр = ma
Уравнение проекций сил на ось Y:

Уравнение проекций сил на ось X:

Велосипедист не заваливается, значит моменты сил, действующих на точку приложения (на колёса велосипеда) относительно центра тяжести системы тел, уравновешивают друг друга. Этими силами являются Fтр и N.
Момент силы - это произведение силы на плечо (плечо - кратчайшее расстояние между линией приложения силы и точкой опоры, в данном случае - между линиями приложения Fтр и N и центром тяжести велосипедиста):
M = F*d
Расстояние от точки приложения сил до центра тяжести можно обозначить как d, тогда моменты сил будут:

Подставим значения сил из уравнения проекций для второго закона Ньютона в уравнение моментов и найдём R:

ответ: радиус кривой будет равен примерно 4,3 м.

Объяснение:
Задача 1
Дано:
F = 4 см
d = 12 см
___________
f - ?
Г - ?
f/d - ?
По формуле зеркала:
1 / F = 1 / d + 1 / f
Отсюда:
1 / f = 1 / F - 1 / d
1 / f = 1 / 4 - 1 / 12
1/f = 2 / 12
f = 6 см
Увеличение:
Г = f / d = 6 / 12 = 1/2
Изображение уменьшилось в 2 раза
Задача 2
Алгоритм построения изображения:
Луч, идущий параллельно оптической оси после отражения пойдет через фокус.
Луч, идущий через фокус зеркала, после отражения пойдет параллельно.
По этому алгоритму сделайте построение к задаче 1.
Для решения задачи 2 воспользуемся принципом ОБРАТИМОСТИ световых лучей: