Тема . Механика. Динамика и Статика

.15 Сила трения

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#115433

Из точки O  на поверхности воды в реку бросают одинаковые маленькие металлические шарики (см. рис.). Отпущенный без начальной скорости шарик упал на дно в точке B,  а шарик, запущенный вертикально вниз с известной скоростью       v  — в точку C.  Расстояние BC = L.  Найдите горизонтальную составляющую их скорости второго шарика при ударе о дно. Считайте, что при движении на шарик со стороны воды действует сила, прямо пропорциональная скорости движения шарика относительно воды и направленная против этой скорости. Скорость течения не зависит от глубины, а дно горизонтально. Силу Архимеда не учитывать.

PIC

(Всеросс., 2018, финал, 11)

Источники: Всеросс., 2018, финал, 11

Показать ответ и решение

Введём оси: OX сонаправлена со скоростью реки, а OY направлена вертикально вниз. wx  — скорость течения реки, wy = g∕k  . Тогда:

(
{v˙x = − kvx + kwx
(
 v˙y = − kvy +kwy

Уравнения без индекса выполнены для обеих проекций:

--dv- = − kdt, следовательно
v − w

v = w+ (v − w )e−kt = w (1− e−kt) +v e−kt
         0                       0

Введем обозначение:

      ∫
        t    − kt  ′
f(t) = 0 (1 − e  )dt.

Тогда смещение по оси OX  равно:

      ∫ t2
Δx1 =    vxdt = wxf(t1)
       t1

     ∫ t1
Δy1 =    vydt = wyf (t1) = H,
       0

где H  — глубина реки.

Во втором случае время падения равно t2  :

      ∫
Δx  =   t2 v dt = w f(t) = Δx  − L
   2   0   x     x   2     1

      ∫ t2               ∫ t2                 v
Δy2 =    vydt = wyf (t2)+ v   e−ktdt = wyf(t2)+ k(1− e−kt) = H.
       0                  0

Вычитая попарно уравнения, записанные для разных осей получаем:

(
{
  wx(f(t1)− f(t2)) = L
( wy(f(t1)− f(t2)) − vk(1− e−kt) = 0

Замечая, что искомая скорость w  равна:

           −kt   kLwy-   gL-
w = wx(1− e   ) =  v   =  v .
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!