Вычислите первую космическую скорость для Земли, если её сообщают телу на высоте, равной четырём радиусам Земли от её поверхности {2}​

Дано:
кг
м
°
кг
м/с
м/с

Найти:


Решение:

1) Изначально шар находится на некоторой высоте h1 с длиной нити l. Затем его опускают и в положении дальнейшего соударения с пулей шар имеет скорость V1. Запишем закон сохранения энергии:



Сокращаем m1. Рассмотрим cosα:



Откуда выводим h1:



Выводим из ЗСЭ V1, подставляя формулу для h1:



2) Закон сохранения импульса по горизонтали для пули и шара, спроецированный на некоторую ось ОХ, направленную в сторону движения пули, имеет вид:

,

где V1' - скорость шара после соударения с пулей. Выведем ее:



3) Закон сохранения энергии для шара после соударения с пулей:



При этом h2 аналогично h1 равен:



Перепишем ЗСЭ в виде:



Откуда cosβ:

°

Обозначим угол наклона как x.
Разложим силу тяжести на нормальную N (прижимает тело к поверхности) и тангенциальную T (толкает тело вдоль поверхности) составляющие.
N=mg cos(x);
T=mg sin(x);
Сила трения скольжения равна f=kN, где k - коэффициент трения.
Если тело движется без ускорение, значит сумма сил, действующих на него, равна нулю. Нас интересуют только силы, направленные вдоль поверхности.
mg*sin(x)-kmg*cos(x)=0; разделим уравнение на mg*cos(x);
sin(x)/cos(x)-k=0;
tg(x)=k;
x=arctg(k);
x=arctg(0.7);
x=0.6107 рад.
x=35 градусов (округлённо)