Question

Камень массой 2 кг падает с крыши 8 – этажного дома. Какова сила сопротивления движению камня в воздухе, если в момент достижения земли величина его кинетической энергии составила 420 Дж. Высоту одного этажа дома принять равной 3.5 м.

Answer 1

Ответ:

5446Дж или 5,446 кДж

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать законы сохранения механической энергии. Первоначальная потенциальная энергия камня, когда он находится на крыше, превращается в его кинетическую энергию при падении, а также в работу, совершаемую силой сопротивления воздуха.

Исходные данные: Масса камня, m = 2 кг Высота одного этажа, h = 3.5 м Количество этажей, N = 8 Потеря кинетической энергии (работа силы сопротивления), ΔE = 420 Дж

Сначала найдем высоту падения камня с 8-го этажа: H = N * h = 8 * 3.5 м = 28 м

Затем найдем начальную потенциальную энергию камня на крыше: E_pot_initial = m * g * H, где g - ускорение свободного падения (примем его за 9.8 м/с²)

E_pot_initial = 2 кг * 9.8 м/с² * 28 м = 548.8 Дж

Теперь можем найти работу силы сопротивления воздуха: Работа = ΔE = E_pot_initial - E_kin_final

где E_kin_final - кинетическая энергия камня перед ударом о землю.

Так как в конечный момент камень покоится на земле, его кинетическая энергия перед ударом равна 0:

E_kin_final = 0

Тогда:

Работа = ΔE = E_pot_initial - E_kin_final = 548.8 Дж - 0 Дж = 548.8 Дж

Работа силы сопротивления воздуха равна 548.8 Дж.

Теперь мы можем сказать, что сила сопротивления воздуха делает работу, равную 548.8 Дж, в процессе падения камня. Эта сила направлена вверх и противоположна направлению движения камня.