Question

Масса сброшенного кирпича равна 5 кг, удар о землю составил 3000Н, найти высоту с которой был сброшен кирпич

Answer 1

Кирпич мгновенно не остановится на каске, она, как пружина, прогнется на какое то расстояние. Пусть это будет длиться 0,1 с.
Тогда энергия падающего кирпича в 5*10*7 = 350 Дж равна действию силы 350/0,1 = 3500 Н.
Вот почему нужно дополнительное условие - время действия, или жёсткость каски "к" (это её податливость под действием силы). Тогда энергию на деформацию каски kx^2/2 можно сравнить с энергией падающего тела mgh.
Если будет известна величина прогиба каски, то по формуле S=(V²-Vo²)/2a, то найдём ускорение и время действия. Отсюда найдём импульс силы Ft, который приравняем импульсу тела mV. Отсюда найдём скорость падения и по ней высоту, с которой тело упало:
H = V²/2g.

Answer 2

Для решения этой задачи можно использовать законы сохранения энергии. Потенциальная энергия кирпича, когда он находится на высоте h, преобразуется в его кинетическую энергию при падении на землю. Эту энергию можно выразить формулой:

Потенциальная энергия = Масса × ускорение свободного падения × высота

Кинетическая энергия = (1/2) × Масса × скорость^2

Так как энергия сохраняется, то потенциальная энергия в начальный момент равна кинетической энергии в конечный момент:

Масса × ускорение свободного падения × высота = (1/2) × Масса × скорость^2

Ускорение свободного падения обычно обозначается как g и равно примерно 9.8 м/с^2.

Масса кирпича равна 5 кг, ускорение свободного падения g = 9.8 м/с^2, удар о землю составил 3000 Н (это значение силы, а не скорость, поэтому нам необходимо найти скорость).

Начнем с поиска скорости:

Сила = Масса × ускорение 3000 Н = 5 кг × ускорение

ускорение = 3000 Н / 5 кг ускорение ≈ 600 м/с^2

Теперь, найдем скорость кирпича на момент удара о землю, используя уравнение движения:

скорость^2 = начальная скорость^2 + 2 × ускорение × путь

Так как начальная скорость равна нулю (кирпич был сброшен с покоя), то уравнение упрощается:

скорость^2 = 2 × ускорение × путь скорость^2 = 2 × 600 м/с^2 × высота

Теперь найдем высоту:

высота = скорость^2 / (2 × ускорение) высота = 3000 м / (2 × 600 м/с^2) высота = 3000 м / 1200 м/с^2 высота ≈ 2.5 м

Таким образом, кирпич был сброшен с высоты около 2.5 метра.