Question

Яблоко массой 100 г. упало с высоты 2 метра на голову мальчику. При этом на яблоке образовалась вмятина глубиной 0,5 см. С какой силой яблоко ударило мальчика? подробное решение, что бы потом можно было построить в Excel/

Answer 1

По закону сохранения энергии m*g*h=Fc*S
Fc=m*g*h/S=0,1*10*2/0,5*10^-2=400 H

Answer 2

Для решения данной задачи нам понадобятся некоторые физические формулы, а именно законы движения тела и закон сохранения энергии.

По закону сохранения энергии можно сказать, что потенциальная энергия, которую имело яблоко на высоте 2 метра, превратилась в кинетическую энергию и деформационную энергию в результате удара.

1. Вычислим кинетическую энергию яблока на высоте 2 метра (когда оно только начало свое падение): Кинетическая энергия (КЭ) = 0,5 * масса * скорость^2 Поскольку яблоко падает без начальной скорости, скорость на высоте 2 метра равна 0 м/с, следовательно, КЭ = 0.

2. Вычислим деформационную энергию, которая образовалась из-за вмятины на яблоке. Деформационная энергия (ДЭ) = сила * путь деформации У нас известно, что глубина вмятины составляет 0,5 см = 0,005 метра.

3. Зная, что деформационная энергия возникает за счет изменения импульса яблока, мы можем выразить ее через импульс: ДЭ = (изменение импульса) / масса Поскольку яблоко падает вертикально, его импульс можно определить через второй закон Ньютона: Импульс (p) = масса * ускорение

4. Теперь можем записать уравнение для деформационной энергии: ДЭ = (масса * ускорение) / масса = ускорение Таким образом, ускорение яблока можно выразить как ускорение, которое оно получило в результате удара.

5. Теперь, зная ускорение, можно вычислить силу удара: Сила (F) = масса * ускорение

Шаги решения:

1. Вычислим ускорение яблока (а) с помощью формулы движения тела: Второй закон Ньютона: ускорение (a) = (конечная скорость^2 - начальная скорость^2) / (2 * путь) Начальная скорость равна 0 м/с, а конечная скорость равна неизвестной нам скорости перед ударом. Путь (падение) равен 2 метра.

2. Вычислим силу удара (F) с помощью уравнения силы: Сила (F) = масса * ускорение

Теперь перейдем к решению в Excel:

Для удобства, предположим, что масса яблока равна 0,1 кг (100 г = 0,1 кг).

1. Создайте таблицу Excel с заголовками "Масса", "Ускорение", "Сила удара".

2. Запишите известные значения:

   • Масса: 0,1 кг (в ячейке, например, A2)
   • Высота падения: 2 м (в ячейке, например, B2)
   • Глубина вмятины: 0,005 м (в ячейке, например, C2)

3. Вычислите ускорение в ячейке D2: В Excel-формуле это будет выглядеть так:

   scssCopy code
   =(B2^2-0)/(2*B2)
   

4. Вычислите силу удара в ячейке E2: В Excel-формуле это будет выглядеть так:

   Copy code
   =A2*D2
   

Теперь Excel должен автоматически вычислить ускорение и силу удара, и результаты будут отображены в соответствующих ячейках (D2 и E2).

После завершения решения, в ячейке E2 будет указана сила удара яблока на мальчика.