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*43. ssm The
drawing shows a skateboarder moving at 5.4 m/s along a horizontal section of
a track that is slanted upward by 48° above the horizontal at its end, which
is 0.40 m above the ground. When she leaves the track, she follows the
characteristic path of projectile motion. Ignoring friction and air
resistance, find the maximum height H
to which she rises above the end of the track. |
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First break this up into two parts. Part A is along the track. Part B is leaving the track and being a
projectile. Along the track, we are
ignoring friction and air resistance so we have no
non-conservative forces, so along the track mechanical energy is
conserved. So
we can find the speed of the skater as she leaves the track. Let’s call this v1 |
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Since we will make h0
= 0 (on the ground) So solve for v1 |
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Now to find the height above
the launch point, we can use conservation of energy again. For this part, make the top of the track a
new zero of gravitational potential energy.
Again with no air resistance we have a
conservation of mechanical energy. |
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Remember h1 is now
zero and h2 is H. So solve
for H |
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Now the speed at the top of
the arc is the horizontal speed only as the skater goes up until the vertical
component of the speed has gone to zero.
So we know that v2 is the
horizontal part of v1. |
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The height H can now be
written |
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Alternatively we could switch
to kinematics |
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