برای حل این سوال ابتدا به بررسی نیروها و انرژیهای موجود میپردازیم.
1. **انرژی مکانیکی کل:** انرژی کل سیستم شامل انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل است.
\[
E_{\text{کل}} = E_{\text{جنبشی}} + E_{\text{پتانسیل}}
\]
2. **انرژی جنبشی:** وقتی جسم با سرعت ثابت حرکت میکند، انرژی جنبشی آن برابر است با:
\[
E_{\text{جنبشی}} = \frac{1}{2} m v^2
\]
در اینجا \( m \) جرم جسم و \( v \) سرعت آن است.
3. **انرژی پتانسیل:** وقتی جسم با ارتفاع \( h \) روی سطح شیبدار باشد، انرژی پتانسیل گرانشی برابر است با:
\[
E_{\text{پتانسیل}} = mgh
\]
در اینجا \( g \) شتاب گرانش و معمولاً برابر \( 9.8 \, \text{m/s}^2 \) است و \( h \) ارتفاع جسم.
4. **کار نیروی مقاوم:** فرض کنید نیروی مقاومی مانند اصطکاک کار میکند که انرژی مکانیکی را کاهش میدهد.
برای حرکت با شتاب صفر (سرعت ثابت)، کار نیروی مقاوم برابر است با تغییرات انرژی مکانیکی.
5. **کار نیروی محرک:** برای حفظ حرکت با سرعت ثابت، نیروی محرک باید مساوی و مخالف نیروی مقاوم باشد.
حال با استفاده از مقادیر داده شده (\( m = 40 \) نیوتن و ارتفاع 1 متر)، مقادیر نیروها و انرژیهای مربوطه را محاسبه کنید.
6. **محاسبه ارتفاع شیب:**
اگر فرض کنیم جسم کاملاً سقوط کرده است:
\[
h = 1 \, \text{m}
\]
سوال دقیقتر نیست و نیاز به اطلاعات مثل ضریب اصطکاک یا نوع سطح شیبدار دارید اما این چارچوب حل سوال کلی مورد نظر را توضیح میدهد. درصورت وجود اطلاعات بیشتر میتوان جزئیات دقیقتر را محاسبه کرد.
