Дано: R=8 м
Поскольку трением пренебрегаем, то должен выполняться закон сохранения полной механической энергии E:
E1=E2-(1)
где E1 - полная энергия велосипедиста и велосипеда в начале движения, где скорость велосипедиста равна нулю.
E2 - полная энергия велосипедиста с велосипедом в верхней точке "колеса"
E1=m∗g∗H -(2)
H - искомая высота
m - масса велосипедиста вместе с велосипедом, в расчете не участвует
E2=m∗g∗2∗R+m∗V22 -(3)
где V - скорость велосипеда в верхней точке "колеса"
Поскольку центростремительное ускорение an в верхней точке равно силе тяжести, то
m∗V2R=m∗g, отсюда имеем
m∗V2=m∗g∗R-(4)
Подставим в (3) вместо m∗V2 правую часть выражения (4):
E2=2m∗g∗R+m∗g∗R2=2,5m∗g∗R-(5)
Наконец, подставим в (1) вместоE1 и E2 правые части выражений соотвественно (2) и (5), получим:
m∗g∗H=2,5m∗g∗R, сокращая на m∗g, найдем H:
H=2,5∗R=2,5∗8=20 м
Ответ: H=20 м