Question

Очень надо!пожайлуста Тело брошено вертикально вверх с высоты 5 м со скоростью 20 м/с. На какой высоте его скорость станет 10 м/с? Какую работу надо совершить, чтобы равномерно поднять с дна реки глубиной 2 м на поверхность бетонную плиту массой 500 кг? Плотность бетона равна 4000 кг/м3?

Answer 1

Ответ:

1. 20 м

2. 7500 Дж

Объяснение:

1. Движение подброшенного вверх тела — разновидность прямолинейного равноускоренного движения (в данном случае ускорение — g, а точнее, -g, так как скорость тела направлена вверх, а ускорение — противоположно ей, вниз. Так как скорость положительна, ускорение, направленное противоположно ей, отрицательно). Раз движение равноускоренное, перемещение тела можно найти по  формуле

$S = \frac{v^{2} - v0^{2} }{2a} = \frac{v^{2} + v0^{2} }{2g}$ (Здесь а — ускорение, оно равно ускорению свободного падения g).

Подставим в эту формулу значения (v0 (начальная скорость) = 20 м/с, v (конечная скорость) = 10 м/с, g = 10 м/с²):

S = $\frac{20^{2} - 10^{2} }{2*10}$ = 15 (м)

Так как тело брошено с высоты 5 м, общая высота, на которой скорость тела равна 10 м/с, составляет

5 м + 15 м = 20 м

Ответ: 20 м.

2. Когда плиту поднимают со дна реки, на неё ощутимо действуют три силы: сила F, которую прикладывают для поднятия плиты, — направлена вверх, сила Архимеда (выталкивающая) Fарх — направлена вверх, сила тяжести Fт — направлена вниз. Так как плиту поднимают равномерно, эти три силы компенсируют действие друг друга:

F + Fарх = Fт

Выразим отсюда силу F:

F = Fт - Fарх

Сила тяжести рассчитывается по формуле Fт = mg (где m — масса тела), сила Архимеда вычисляется по формуле Fарх = ρgV (где ρ — плотность жидкости (воды), V — объём тела). Следовательно,

F = mg - ρgV

Из всех величин, необходимых для рассчёта F, нам неизвестна одна — объём плиты V. Его можно вычислить, разделив массу плиты на её плотность (плотность бетона):

V = m / ρ(б) = 500 кг / 4000 кг/м³ = 0,125 м³

Теперь найдём F, подставив в формулу величины:

F = 500 кг*10 м/с² - 1000 кг/м³*10 м/с²*0,125 м³ = 3750 Н

Работа, которую нужно совершить, чтобы поднять плиту со дна реки, рассчитывается по формуле

А = FS (где S — глубина реки)

! вообще формула выглядит как А = FS*cos a, где а — угол между F и S. Здесь F и S сонаправлены, а = 0°, cos a = 1, A = FS*1 = FS. Если формулу с cos a ещё не проходили, нужно сразу использовать формулу без cos a. !

Подставим значения:

А = 3750 Н * 2 м = 7500 Дж

Ответ: 7500 Дж

Answer 2

Давайте разберемся с каждым вопросом по очереди:

1. Тело брошено вертикально вверх: Начальная скорость (u) = 20 м/с Известно, что вертикальное движение под воздействием силы тяжести можно описать следующим уравнением для скорости (v) в зависимости от времени (t): v = u - gt, где g ≈ 9.81 м/с² - ускорение свободного падения.

Мы хотим найти высоту (h), на которой скорость станет 10 м/с, то есть v = 10 м/с.

10 = 20 - 9.81t, t = (20 - 10) / 9.81 ≈ 1.02 с.

Для определения высоты используем уравнение движения: h = ut - (1/2)gt², h = 20 * 1.02 - (1/2) * 9.81 * (1.02)² ≈ 20.4 м.

Таким образом, на высоте около 20.4 м скорость тела станет 10 м/с.

2. Подъем бетонной плиты: Масса плиты (m) = 500 кг Глубина реки (h) = 2 м Плотность бетона (ρ) = 4000 кг/м³ Ускорение свободного падения (g) ≈ 9.81 м/с²

Для подъема плиты на поверхность нам нужно преодолеть силу тяжести и поднять ее на высоту глубины реки:

1. Сначала найдем работу, необходимую для поднятия плиты на высоту глубины реки: Работа = сила * путь. Сила = масса * ускорение = 500 кг * 9.81 м/с² ≈ 4905 Н. Путь = глубина реки = 2 м.

Работа = 4905 Н * 2 м = 9810 Дж.

2. Затем найдем работу для поднятия плиты с поверхности реки на поверхность: Плотность плиты равна плотности бетона, исходя из даных, то есть 4000 кг/м³. Объем плиты = масса / плотность = 500 кг / 4000 кг/м³ ≈ 0.125 м³.

Для подъема плиты на высоту h = 2 м: Работа = масса * ускорение * высота = 500 кг * 9.81 м/с² * 2 м = 9810 Дж.

Общая работа для поднятия плиты с дна реки на поверхность составит 9810 + 9810 = 19620 Дж.

Обратите внимание, что в данном контексте предполагается, что все движения и подъемы происходят без потерь энергии на трение и другие неучтенные факторы.