Физика необходимо решение Мячик массой 200 г из состояния покоя упал по вертикали с отвесной скалы высотой 40 м, отскочил от земли и по вертикали поднялся на высоту 30 м. На рисунке представлен график зависимости положения (высоты относительно поверхности Земли) мяча от времени в ходе этого движения. h, м 40 30 20 10 () f Какую скорость имел мяч сразу после удара о землю? Сопротивлением воздуха пренебречь: Запишите решение и ответ Решение.
Для решения задачи о движении мяча, который упал с высоты и отскочил, воспользуемся законами сохранения энергии и основными физическими формулами.
1. Определим скорость мяча перед ударом о землю.
Мячик массой ( m = 0.2 ) кг падает с высоты ( h_1 = 40 ) м. Используем закон сохранения механической энергии (предполагая, что сопротивление воздуха пренебрегаем):
Потенциальная энергия на высоте ( h_1 ): [ E_p = mgh_1 = 0.2 \cdot 9.81 \cdot 40 ]
Кинетическая энергия при падении равна потенциальной энергии на высоте: [ E_k = \frac{mv^2}{2} ]
При равенстве потенциальной и кинетической энергии (перед ударом): [ mgh_1 = \frac{mv^2}{2} ]
Упрощаем уравнение: [ gh_1 = \frac{v^2}{2} ]
Находим скорость ( v ): [ v^2 = 2gh_1 ] [ v = \sqrt{2gh_1} = \sqrt{2 \cdot 9.81 \cdot 40} ] [ v \approx \sqrt{784.8} \approx 28 \text{ м/с} ]
2. Определим скорость мяча сразу после удара о землю.
Предположим, что мяч ведёт себя как абсолютно упругий в момент удара с землёй и отскакивает с той же скоростью, с которой он ударился о землю (поскольку в задаче не указана потеря энергии).
Таким образом, скорость мяча сразу после удара о землю равна скорости перед ударом, но направлена вверх: [ v_{после} = 28 \text{ м/с} ]
Ответ:
Скорость мяча сразу после удара о землю составляет ( 28 ) м/с.
Для решения задачи о движении мяча, который упал с высоты и отскочил, воспользуемся законами сохранения энергии и основными физическими формулами.
1. Определим скорость мяча перед ударом о землю.Мячик массой ( m = 0.2 ) кг падает с высоты ( h_1 = 40 ) м. Используем закон сохранения механической энергии (предполагая, что сопротивление воздуха пренебрегаем):
Потенциальная энергия на высоте ( h_1 ):
[
E_p = mgh_1 = 0.2 \cdot 9.81 \cdot 40
]
Кинетическая энергия при падении равна потенциальной энергии на высоте:
[
E_k = \frac{mv^2}{2}
]
При равенстве потенциальной и кинетической энергии (перед ударом):
[
mgh_1 = \frac{mv^2}{2}
]
Упрощаем уравнение:
[
gh_1 = \frac{v^2}{2}
]
Находим скорость ( v ):
2. Определим скорость мяча сразу после удара о землю.[
v^2 = 2gh_1
]
[
v = \sqrt{2gh_1} = \sqrt{2 \cdot 9.81 \cdot 40}
]
[
v \approx \sqrt{784.8} \approx 28 \text{ м/с}
]
Предположим, что мяч ведёт себя как абсолютно упругий в момент удара с землёй и отскакивает с той же скоростью, с которой он ударился о землю (поскольку в задаче не указана потеря энергии).
Таким образом, скорость мяча сразу после удара о землю равна скорости перед ударом, но направлена вверх:
Ответ:[
v_{после} = 28 \text{ м/с}
]
Скорость мяча сразу после удара о землю составляет ( 28 ) м/с.