Мяч массой 200 г падает с высоты 20 м без начальной скорости. Перед ударом о землю скорость мяча равна 18 м/с. Чему равна работа силы тяжести? Чему равно изменение кинетической энергии мяча? Чему равна работа сопротивления воздуха? Чему равен модуль средней силы сопротивления воздуха?
Для решения задачи нам нужно использовать закон сохранения механической энергии, а также учесть влияние силы сопротивления воздуха.
Работа силы тяжести можно найти как изменение потенциальной энергии мяча, равное mgh, где m - масса мяча, g - ускорение свободного падения, h - высота падения. m = 200 г = 0.2 кг g = 9.81 м/c^2 h = 20 м
Работа силы тяжести: W = mgh = 0.2 9.81 20 ≈ 39.24 Дж
Изменение кинетической энергии мяча можно найти как разность кинетической энергии после удара о землю и до удара. Кинетическая энергия до удара: Ek1 = (1/2)mv^2 = 0.5 0.2 18^2 ≈ 32.4 Дж
Работа силы сопротивления воздуха равна изменению механической энергии мяча за время падения и равна модулю изменения механической энергии мяча. Работа силы сопротивления: Wсопр = |-ΔEk| = |-(-32.4)| = 32.4 Дж
Модуль средней силы сопротивления воздуха можно найти как отношение работы силы сопротивления к пути, по которому она совершена. s = h
Модуль средней силы сопротивления: Fsop = Wсопр / s = 32.4 / 20 = 1.62 Н
Таким образом, работа силы тяжести равна 39.24 Дж, изменение кинетической энергии мяча равно -32.4 Дж, работа силы сопротивления воздуха равна 32.4 Дж, а модуль средней силы сопротивления воздуха равен 1.62 Н.
Для решения задачи нам нужно использовать закон сохранения механической энергии, а также учесть влияние силы сопротивления воздуха.
Работа силы тяжести можно найти как изменение потенциальной энергии мяча, равное mgh, где m - масса мяча, g - ускорение свободного падения, h - высота падения.m = 200 г = 0.2 кг
g = 9.81 м/c^2
h = 20 м
Работа силы тяжести:
Изменение кинетической энергии мяча можно найти как разность кинетической энергии после удара о землю и до удара.W = mgh = 0.2 9.81 20 ≈ 39.24 Дж
Кинетическая энергия до удара:
Ek1 = (1/2)mv^2 = 0.5 0.2 18^2 ≈ 32.4 Дж
Кинетическая энергия после удара:
Ek2 = 0
Изменение кинетической энергии:
ΔEk = Ek2 - Ek1 = 0 - 32.4 = -32.4 Дж
Работа силы сопротивления воздуха равна изменению механической энергии мяча за время падения и равна модулю изменения механической энергии мяча.
Работа силы сопротивления:
Wсопр = |-ΔEk| = |-(-32.4)| = 32.4 Дж
Модуль средней силы сопротивления воздуха можно найти как отношение работы силы сопротивления к пути, по которому она совершена.
s = h
Модуль средней силы сопротивления:
Fsop = Wсопр / s = 32.4 / 20 = 1.62 Н
Таким образом, работа силы тяжести равна 39.24 Дж, изменение кинетической энергии мяча равно -32.4 Дж, работа силы сопротивления воздуха равна 32.4 Дж, а модуль средней силы сопротивления воздуха равен 1.62 Н.