Какова масса мальчика, качающегося на качелях с длиной подвеса 4 м, если проходя среднее положение со скоростью 6 м/с, он давит на сидение с силой 950 Н?
Для решения этой задачи мы можем использовать законы сохранения энергии.
Пусть масса мальчика равна m, его скорость при прохождении нижней точки траектории равна 0, а при прохождении верхней точки траектории скорость также равна 0.
Из закона сохранения энергии, с учетом потенциальной и кинетической энергии, имеем:
mgh = 0.5mv^2
где m - масса мальчика, g - ускорение свободного падения (принимаем за 9.8 м/с^2), h - высота мальчика над нижней точкой траектории (равна длине подвеса 4 м), v - скорость мальчика.
Из уравнения движения с учетом второго закона Ньютона:
ΣF = m * a
ΣF = N - mg
где N - нормальная реакция опоры (равна силе, с которой мальчик давит на сидение 950 Н), m - масса мальчика, a - ускорение.
Так как a = v^2 / r (центростремительное ускорение), где r - радиус траектории (равен длине подвеса), то:
N - mg = m * v^2 / r
Подставляем известные значения:
950 - m 9.8 = m 6^2 / 4
950 - 9.8m = 3m
12.8m = 950
m = 74,22 кг
Таким образом, масса мальчика, качающегося на качелях, равна приблизительно 74,22 кг.
Для решения этой задачи мы можем использовать законы сохранения энергии.
Пусть масса мальчика равна m, его скорость при прохождении нижней точки траектории равна 0, а при прохождении верхней точки траектории скорость также равна 0.
Из закона сохранения энергии, с учетом потенциальной и кинетической энергии, имеем:
mgh = 0.5mv^2
где m - масса мальчика, g - ускорение свободного падения (принимаем за 9.8 м/с^2), h - высота мальчика над нижней точкой траектории (равна длине подвеса 4 м), v - скорость мальчика.
Из уравнения движения с учетом второго закона Ньютона:
ΣF = m * a
ΣF = N - mg
где N - нормальная реакция опоры (равна силе, с которой мальчик давит на сидение 950 Н), m - масса мальчика, a - ускорение.
Так как a = v^2 / r (центростремительное ускорение), где r - радиус траектории (равен длине подвеса), то:
N - mg = m * v^2 / r
Подставляем известные значения:
950 - m 9.8 = m 6^2 / 4
950 - 9.8m = 3m
12.8m = 950
m = 74,22 кг
Таким образом, масса мальчика, качающегося на качелях, равна приблизительно 74,22 кг.