Question

Камень массой 5 кг падает с высоты 10 м с нулевой начальной скоростью. В момент падения скорость камня достигла 10 м/с. Определите работу силы сопротивления при падении камня.

Answer 1

Ac=m*V^2/2-m*g*h=m*(V^2/2 -g*h)=5*(10^2/2 -10*10)=-250 Дж

Answer 2

Для определения работы силы сопротивления при падении камня нам понадобится знать, что работа (W) определяется как произведение силы (F) на перемещение (d) в направлении силы:

W = F * d

В данном случае, сила сопротивления воздуха действует в направлении противоположном движению камня. Считая силу сопротивления постоянной на всем пути падения, работа этой силы будет равна отрицательной величине, так как она противодействует движению камня.

Для вычисления работы силы сопротивления нам необходимо определить силу сопротивления и перемещение камня.

1. Определение силы сопротивления: На падающее тело действует сила тяжести (вес), которая определяется как: F_тяжести = m * g

где m - масса камня (5 кг), g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9.81 м/с^2 на поверхности Земли).

2. Определение перемещения камня: Перемещение камня равно высоте, с которой он падает (h = 10 м).

3. Определение скорости камня в конечный момент времени: У нас есть информация, что скорость камня в момент падения составляет 10 м/с.

Теперь, для вычисления силы сопротивления (F_сопротивления) мы можем использовать второй закон Ньютона:

F_тяжести - F_сопротивления = m * a

где a - ускорение камня, которое можно вычислить как разность скоростей:

a = (конечная скорость - начальная скорость) / время падения a = (10 м/с - 0 м/с) / t

Известно, что ускорение в свободном падении равно ускорению свободного падения (g):

a = 9.81 м/с^2

Теперь, используя уравнение движения, мы можем найти время падения (t):

h = (1/2) * g * t^2 10 м = (1/2) * 9.81 м/с^2 * t^2 t^2 = (10 м * 2) / 9.81 м/с^2 t^2 = 2.04 с t ≈ √2.04 с t ≈ 1.43 с

Теперь, найдем силу сопротивления (F_сопротивления):

F_сопротивления = m * (конечная скорость - начальная скорость) / время падения F_сопротивления = 5 кг * (10 м/с - 0 м/с) / 1.43 с F_сопротивления ≈ 35.0 Н

Теперь, чтобы найти работу силы сопротивления, мы умножим эту силу на перемещение (высоту) камня:

W = F_сопротивления * d W = 35.0 Н * 10 м W = 350.0 Дж

Таким образом, работа силы сопротивления при падении камня составляет около 350.0 Дж (джоулей).