Краткое пояснение: Для решения задачи необходимо использовать законы физики, связанные с движением тела по окружности и сохранением энергии.
Шаг 1: Определение скорости в верхней точке
В верхней точке сила реакции опоры (N) равна нулю, поэтому центростремительное ускорение обеспечивается только силой тяжести:
\[\frac{mv^2}{R} = mg\]
\[v^2 = gR\]
\[v = \sqrt{gR} = \sqrt{10 \cdot 0.8} = \sqrt{8} \approx 2.83 \text{ м/с}\]
Шаг 2: Закон сохранения энергии
Применим закон сохранения энергии между начальной точкой и верхней точкой траектории:
\[mgH = \frac{mv^2}{2} + mg(2R)\]
\[gH = \frac{v^2}{2} + 2gR\]
\[10 \cdot 2 = \frac{8}{2} + 2 \cdot 10 \cdot 0.8\]
\[20 = 4 + 16\]
\[20 = 20\]
Шаг 3: Расчет силы реакции опоры в нижней точке
В нижней точке сила реакции опоры и сила тяжести направлены в разные стороны, и их разность обеспечивает центростремительное ускорение:
\[N - mg = \frac{mv^2}{R}\]
где \(v\) - скорость в нижней точке. Найдем её из закона сохранения энергии:
\[mgH = \frac{mv^2}{2}\]
\[v^2 = 2gH = 2 \cdot 10 \cdot 2 = 40 \text{ м}^2\text{/с}^2\]
Теперь найдем силу реакции опоры:
\[N = mg + \frac{mv^2}{R} = 0.5 \cdot 10 + \frac{0.5 \cdot 40}{0.8} = 5 + \frac{20}{0.8} = 5 + 25 = 30 \text{ Н}\]