Мячик массой 100 г падал с высоты 6 м. Непосредственно перед ударом • землю скорость мячика была равна 8 м/с. а) Чему равна начальная механи...
Условие:
Мячик массой 100 г падал с высоты 6 м. Непосредственно перед ударом • землю скорость мячика была равна 8 м/с. а) Чему равна начальная механическая энергия мячика? б) Чему равна работа силы сопротивления воздуха? в) Чему равна по модулю средняя сила сопротивления воздуха?
Решение:
а) Начальная механическая энергия мячика равна сумме его потенциальной и кинетической энергии. Потенциальная энергия определяется формулой mgh, где m - масса мячика, g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с^2), h - высота падения. В данном случае масса мячика равна 100 г (или 0,1 кг), высота падения равна 6 м. Таким образом, начальная потенциальная энергия мячика равна:
Eп = mgh = 0,1 кг * 9,8 м/с^2 * 6 м = 5,88 Дж
б) Работа силы сопротивления воздуха можно определить как разность между начальной и конечной механической энергией мячика. В данном случае, так как мячик падает без ускорения, его конечная кинетическая энергия равна нулю. Таким образом, работа силы сопротивления воздуха равна начальной механической энергии мячика:
Рс = Eп = 5,88 Дж
в) Средняя сила сопротивления воздуха можно определить, используя формулу работы силы сопротивления воздуха, которая равна произведению силы сопротивления на путь, по которому она действует. В данном случае, так как путь падения мячика равен высоте падения (6 м), средняя сила сопротивления воздуха равна:
Fср = Рс / h = 5,88 Дж / 6 м = 0,98 Н (приближенно)