29

Решение: Максимальная высота шайбы

ЕГЭ · Физика · Задание 29 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИ9847B1Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Наклонная плоскость пересекается с горизонтальной плоскостью по прямой $AB$. Угол между плоскостями $\alpha = 30^\circ$. Маленькая шайба скользит вверх по наклонной плоскости из точки $A$ с начальной скоростью $v_0 = 2\ \text{м/с}$, направленной под углом $\beta = 60^\circ$ к прямой $AB$ (см. рисунок). Найдите максимальное расстояние, на которое шайба удалится от горизонтальной плоскости в ходе подъёма по наклонной плоскости. Трением между шайбой и наклонной плоскостью пренебречь.

Приведите развернутое решение с обоснованием используемых законов.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

6 шагов
1

Разложим начальную скорость по направлениям на наклонной плоскости. Компонента, направленная вверх по плоскости, равна

$$v_{0\parallel}=v_0\sin\beta$$
2

Вдоль наклонной плоскости на шайбу действует составляющая силы тяжести, поэтому её ускорение направлено вниз по плоскости и равно

$$a=-g\sin\alpha$$
3

В наивысшей точке подъёма скорость шайбы вдоль плоскости становится равной нулю. По формуле равноускоренного движения

$$0=v_0^2\sin^2\beta-2g\sin\alpha\,s$$
4

Отсюда расстояние, пройденное шайбой по наклонной плоскости до остановки, равно

$$s=\frac{v_0^2\sin^2\beta}{2g\sin\alpha}$$
5

Расстояние от горизонтальной плоскости равно вертикальной составляющей этого перемещения:

$$h=s\sin\alpha=\frac{v_0^2\sin^2\beta}{2g}$$

Подставим значения $v_0=2\ \text{м/с}$, $\beta=60^\circ$ и $g=10\ \text{м/с}^2$:

$$h=\frac{2^2\sin^2 60^\circ}{2\cdot10}=\frac{4\cdot\frac{3}{4}}{20}=0{,}15\ \text{м}$$
Ответ

Максимальное расстояние от горизонтальной плоскости равно $0{,}15\ \text{м}$, или $15\ \text{см}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Используют всю начальную скорость вместо её составляющей, направленной вверх по наклонной плоскости.

Берут ускорение $g$ вместо составляющей ускорения $g\sin\alpha$.

Не переводят перемещение по наклонной плоскости в вертикальную высоту.

Ошибочно считают, что угол $\alpha$ влияет на конечную высоту; при отсутствии трения он сокращается в итоговой формуле.

Закрепить приёмВ теме «Энергия и импульс» ещё 147 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 29 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Энергия и импульс»: в ней 148 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.