برای حل این مسئله از انرژی مکانیکی استفاده میکنیم. در نقطه A، جسم دارای انرژی پتانسیل گرانشی است و با لغزیدن به سمت پایین، این انرژی به انرژی جنبشی تبدیل میشود. چون سطح بدون اصطکاک است، انرژی مکانیکی سیستم حفظ میشود.
در نقطه \( A \):
\[
E_A = mgh_A
\]
که \( h_A = 4m \).
در نقطه \( C \):
\[
E_C = \frac{1}{2}mv_C^2 + mgh_C
\]
که \( h_C = 1m \).
با توجه به حفظ انرژی مکانیکی داریم:
\[
mgh_A = \frac{1}{2}mv_C^2 + mgh_C
\]
حالا مقدار \( v_C \) را به دست میآوریم:
\[
m \times g \times 4 = \frac{1}{2}mv_C^2 + m \times g \times 1
\]
توجه کنید که \( g \) حذف میشود و معادله به صورت زیر درمیآید:
\[
4g = \frac{1}{2}v_C^2 + g
\]
\[
3g = \frac{1}{2}v_C^2
\]
\[
v_C^2 = 6g
\]
در نقطه \( B \) داریم \( h_B = 3m \)، بنابراین انرژی جنبشی در آن نقطه:
\[
E_B = \frac{1}{2}mv_B^2 + mgh_B
\]
با توجه به انرژی مکانی در نقطه A:
\[
4g = \frac{1}{2}v_B^2 + 3g
\]
\[
1g = \frac{1}{2}v_B^2
\]
\[
v_B^2 = 2g
\]
اکنون، نسبت \( \frac{v_C}{v_B} \) را میتوان یافت:
\[
\frac{v_C}{v_B} = \sqrt{\frac{6g}{2g}} = \sqrt{3}
\]
پس پاسخ درست گزینه ۳ است یعنی \( \sqrt{3} \).