Question

Мяч массой 50 г свободно падает с высоты 1,25  на пол и отскакивает со скорость 3 метра в секунду вертикально вверх. Определите продолжительность удара, если средняя сила удара мяча о пол равна 20 ньютон

Answer 1

T-?
m=50г
h1=1.25м
v2=3м/c
F=20Н
F= Δp/t
t= Δp/F
Δp=m*v2-(-m*v1)=m*v2+m*v1=m*(v1+v2)
m*(v1)²/2=m*g*h1
v1=√(2*g*h1)=√(2*10*1.25)=5м/с
Δp=0.05кг*(5м/c+3м/c)=0.4кг*м/с
t=Δp/F=0.4/20=0.02 с

Answer 2

Для определения продолжительности удара мяча о пол воспользуемся законом сохранения энергии и уравнением движения.

Первоначально мяч падает с высоты 1,25 метра. Зная, что сила тяжести мяча равна его массе умноженной на ускорение свободного падения (около 9,8 м/с²), мы можем найти начальную кинетическую энергию мяча:

Эк = мгh

где Эк - начальная кинетическая энергия мяча м - масса мяча (50 г = 0,05 кг) g - ускорение свободного падения (9,8 м/с²) h - высота падения (1,25 м)

Эк = 0,05 кг × 9,8 м/с² × 1,25 м = 0,61375 Дж

Когда мяч отскакивает от пола, его кинетическая энергия равна нулю (потому что он временно останавливается на вершине движения). Используя закон сохранения энергии, мы можем найти изменение потенциальной энергии мяча:

ΔП = -ΔК

где ΔП - изменение потенциальной энергии мяча ΔК - изменение кинетической энергии мяча

Так как начальная кинетическая энергия мяча равна 0,61375 Дж, изменение потенциальной энергии мяча также равно 0,61375 Дж.

Когда мяч отскакивает, он приобретает новую кинетическую энергию. По условию задачи, его скорость равна 3 м/с. Используя формулу для кинетической энергии:

К = (1/2)mv²

где К - кинетическая энергия мяча m - масса мяча (0,05 кг) v - скорость мяча (3 м/с)

К = (1/2) × 0,05 кг × (3 м/с)² = 0,225 Дж

Так как изменение кинетической энергии равно разности кинетических энергий до и после удара, мы можем выразить изменение кинетической энергии через среднюю силу удара и продолжительность удара:

ΔК = Fср × t

где Fср - средняя сила уд