Question

С моста высотой 4,5 м вертикально вниз в воду бросают пластмассовый шарик массой 1 кг. Поле того, как шарик погрузился в воду, его скорость стала равной нулю через 5 с после погружения. Вычислите силу, действующую на шарик в воде. Ускорение свободного падения взять равным 10 м/с2.

Answer 1

1) найдем скорость тела

h=V^2\2g

V=√2gh=√90=9,48 м\с

2) аx=(Vx-Vоx)\е=-9,48\5=-1,9 м\с

результирующая сила Fx=m*ax=-1,9*1=-1,9 Н

Answer 2

Для вычисления силы, действующей на шарик в воде, мы можем использовать закон сохранения энергии. Когда шарик падает с моста в воду, его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию и работу, совершаемую силами сопротивления воды.

Первым шагом будет вычислить изменение потенциальной энергии шарика при его падении. Изначально он находится на высоте 4.5 м, а затем погружается в воду, следовательно, изменение его высоты равно:

Δh = 4.5 м

Затем вычислим изменение кинетической энергии шарика. Поскольку его скорость стала равной нулю через 5 с после погружения, мы можем использовать это, чтобы найти его начальную скорость (v₀):

v = 0 м/с (конечная скорость) t = 5 с

v = v₀ + at

где a - ускорение, равное ускорению свободного падения, т.е. a = 10 м/с².

0 = v₀ + 10 м/с² * 5 с

v₀ = -50 м/с

Теперь мы можем вычислить начальную кинетическую энергию шарика (K₁) и его конечную кинетическую энергию (K₂):

K₁ = (1/2) * m * v₀² K₂ = 0 (так как скорость стала равной нулю)

где m - масса шарика (1 кг).

Теперь рассчитаем изменение кинетической энергии:

ΔK = K₂ - K₁ ΔK = 0 - (1/2) * 1 кг * (-50 м/с)² ΔK = 0 - (1/2) * 1 кг * 2500 м²/с² ΔK = -1250 Дж

Изменение кинетической энергии связано с работой силы сопротивления воды (W) следующим образом:

ΔK = W

Теперь можем найти силу, действующую на шарик в воде:

W = -1250 Дж

Сила (F) вычисляется как работа, деленная на расстояние (Δh):

F = W / Δh F = -1250 Дж / 4.5 м F ≈ -277.78 Н

Ответ: Сила, действующая на шарик в воде, примерно равна 277.78 Н вниз (направлено вниз, так как она действует в противоположную сторону от движения шарика).