
Zadanie: Po mokrej ceste sa rýchlosťou velkosti u valí koleso o polomere R. Do akej maximálnej výšky môže vyletieť kvapka, ktorá sa odtrhne od kolesa?

Riešenie: Na obrázku č. 1 môžeš vidieť, že som si zvolil vzťažnú sútavu spojenú so stredom kolesa. Pre také označenie, aké som si zvolil na obrázku, môžem pre polohu konkrétneho bodu na obvode kolesa písať:
, Rsin
),kde
sa mení rovnomerne s časom t podľa vzťahu
=
t, pričom platí
= u/R. Derivovaním podľa času dostanem rýchlosť daného bodu:
, ucos
).Teraz budem predpokladať, že z ľubovolného miesta na obvode kolese sa odtrhne kvapka. Potom vypočítam výšku, do akej vyletí a nakoniec zistím, pri akom
bude táto výška maximálna. Koleso sa pohybuje doľava, teda smerom nahor budú vytrhávané kvapky, pre ktoré platí -
/2 <
<
/2. Budú sa pohybovať v homogénnom gravitačnom poli, a pretože ma zaujíma iba výška, do ktorej vyletia, budú mi na to stačiť tieto vzťahy z kinematiky:
kde y0 je súradnica miesta, z ktorého kvapka vyletí a vy0 je zložka rýchlosti, ktorou vyletí. Platí:
,
.
/2 <
<
/2)Ďalej vypočítam čas, kedy bude rýchlosť vy nulová, a ten dosadím do vzťahu pre y. Dostanem tak výšku, do ktorej kvapka vyletí v závislosti od miesta, z ktorého vyletela:
+ (u2/2g)cos2
.Túto rovnosť zderivujem podľa
a dostanem miesto, z ktorého kvapky vylietávajú najvyššie. Po zderivovaní:
)(R - (u2/g)sin
),z toho dostanem podmienky:
,
.Prvá podmienka bude splnená vždy, pre
=
/2, druhá iba vtedy, ak bude platiť Rg/u2 < 1. To znamená, že ak bude rýchlosť kolesa u vačsia ako
(Rg), musím maximálnu výšku rátať z podmienky č. 2 a kvapky vyletia aj vyššie ako 2R, v opačnom prípade mi z podmienky č. 1 vyplýva, že kvapky sa dostanú najviac do výšky 2R. Stručne zapísané:
 hmax = 2R, pre u (Rg),  hmax = R + u2/2g + gR2/2u2, pre u (Rg)  |