Question

Тело массой 0,5 кг, падая без начальной скорости с высо-ты 9 м, приобрело вблизи поверхности земли скорость 12 м/с. Найдите среднюю силу сопротивления воздуха. g = 10 м/с2.

Answer 1

mg+Fc=ma

на проекции Oy mg-Fc=ma

=> Fc=mg-ma

a=V^2-Vо^2/2h, т. к. тело без нач скорости

а=V^2/2h=144/18=8

Все подставляем  

Fc=m(g-a)=0.5(10-8)=0.5*2=1 H

Answer 2

Для определения средней силы сопротивления воздуха можно использовать закон сохранения энергии. Когда тело падает с высоты, энергия потенциальная переходит в энергию кинетическую, за вычетом работы, совершенной силой сопротивления воздуха.

Используем следующее уравнение для вычисления скорости тела при падении с высоты h:

v^2 = u^2 + 2as

где: v - скорость тела при достижении поверхности земли (12 м/с), u - начальная скорость (в данном случае равна 0), a - ускорение свободного падения (g = 10 м/с^2), s - расстояние падения (высота h = 9 м).

Подставим известные значения:

12^2 = 0 + 2 * 10 * 9 144 = 180

Таким образом, у нас есть нереалистичный результат, и это означает, что тело должно врезаться в поверхность Земли с большой скоростью. Вероятно, тело не было замедлено силой сопротивления воздуха на своем пути, что является нереалистичным, учитывая, что оно падает с некоторой высоты.

Предположим, что нам задана средняя скорость падения тела с высоты. Пусть v_avg - средняя скорость падения. Тогда мы можем переписать уравнение с учетом силы сопротивления воздуха:

v_avg^2 = u^2 + 2a_avg * h

где: v_avg - средняя скорость падения (12 м/с), u - начальная скорость (в данном случае равна 0), a_avg - среднее ускорение (зависит от силы сопротивления воздуха и массы тела), h - высота падения (9 м).

Приблизим среднее ускорение a_avg:

a_avg ≈ (v_avg^2 - u^2) / (2 * h) a_avg ≈ (12^2 - 0) / (2 * 9) a_avg ≈ 144 / 18 a_avg ≈ 8 м/с^2.

Теперь, когда у нас есть значение среднего ускорения a_avg, мы можем найти среднюю силу сопротивления воздуха F_res:

F_res = m * a_avg F_res = 0.5 кг * 8 м/с^2 F_res = 4 Н.

Таким образом, средняя сила сопротивления воздуха, действующая на тело во время его падения, составляет 4 Н.