Правка разделов «Условие», «Решение», «Ответ»

astrosander правка от
правка #12059 предыдущая #10823 ← раньше позже →
@@ -1,15 +1,49 @@
### Условие:
$2.3.18^*.$ Веревка привязана к санкам и переброшена через перекладину ворот высоты $h$. Мальчик, сидящий на санках, начинает выбирать веревку, натягивая ее с силой $T$. Какую скорость он приобретет, проезжая под перекладиной? Начальная длина натянутой части веревки $2l$, масса мальчика с санками $m$. Трением пренебречь.
−![|482x302, 67%](../../img/2.3.18/statement.png)
+![К задаче $2.3.18$|572x305, 40%](../../img/2.3.18/2.3.18.png)
### Решение:
![|961x590, 67%](../../img/2.3.18/sol.jpg)
−На санки действует единственная внешняя сила $2\vec{T}$, направленная под углом $\alpha$ к горизонту $F_x=2T\cos\alpha$ Из рисунка: $\cos\alpha =\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}$ Тогда $F_x=T\frac{2x}{\sqrt{x^2+h^2}}$ Работа внешней силы равна: $A=\int_{0}^{x_0}F_xdx$ $A=2T\int_{0}^{x_0}\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}dx\quad(a)$ $\int\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}dx=\sqrt{x^2+h^2}+C$ $\int_{0}^{x_0}\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}dx=\sqrt{x_0^2+h^2}-h$ По условию: $L=\sqrt{x^2+h^2}$ Тогда $(a)$ можно переписать: $A=2T(L-h)$ Энергия внешней силы перешла в кинетическую энергию санок: $A=E_{кин}$ $2T(L-h)=\frac{mv^2}{2}$ Отсюда: $v=\sqrt{\frac{4T(L-h)}{m}}$
+На санки действует единственная внешняя сила $2\vec{T}$, направленная под углом $\alpha$ к горизонту
−### Ответ: $v=2\sqrt{\frac{T(L-h)}{m}}$
+$$F_x=2T\cos\alpha\quad(1)$$
−###
+Из рисунка:
+
+$$\cos\alpha =\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}\quad(2)$$
+
+Тогда
+
+$$F_x=T\frac{2x}{\sqrt{x^2+h^2}}\quad(3)$$
+
+Работа внешней силы равна:
+
+$$A=\int_{0}^{x_0}F_xdx\quad(4)$$
+
+$$A=2T\int_{0}^{x_0}\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}dx\quad(5)$$
+
+$$\int\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}dx=\sqrt{x^2+h^2}+C\quad(6)$$
+
+$$\int_{0}^{x_0}\frac{x}{\sqrt{x^2+h^2}}dx=\sqrt{x_0^2+h^2}-h\quad(7)$$
+
+По условию:
+
+$$L=\sqrt{x^2+h^2}\quad(8)$$
+
+Тогда $(5)$ можно переписать:
+
+$$A=2T(L-h)\quad(9)$$
+
+Энергия внешней силы перешла в кинетическую энергию санок $(A=E_{кин})$:
+
+$$2T(L-h)=\frac{mv^2}{2}\quad(10)$$
+
+Отсюда:
+
+$$v=\sqrt{\frac{4T(L-h)}{m}}\quad(11)$$
+
+#### Ответ: $v=2\sqrt{\frac{T(L-h)}{m}}$