Question

шарик массой m=50г свободно падает на горизонтальную плитку с высоты h=4.9м, упруго ударяется о нее и отскакивает без потери скорости. Средняя сила удара шарика о плитку F=200H. Определите t-продолжительность удара шарика о плиту

Answer 1

До столкновения шар обладал импульсом mv, после столкновения импульс будет равен -mv, т.е стенка передала шару импульс равный 2mv
Δp=F*t
t=Δp/F
v=√2gh=9 м/с
t=2*0.05*9/200=4.5*10^-3 с

Answer 2

Для определения продолжительности удара шарика о плиту (время контакта) можно использовать закон сохранения импульса. Во время удара шарика о плиту, изменение импульса шарика равно средней силе удара, умноженной на время удара. Таким образом, мы можем записать:

Изменение импульса = средняя сила удара * время удара

Изменение импульса равно разности импульсов шарика до удара и после удара. Поскольку шарик упруго отскакивает и не теряет скорость, импульс шарика до удара и после удара равны по модулю. Таким образом, изменение импульса равно двукратному импульсу шарика:

Изменение импульса = 2 * масса * скорость

Теперь мы можем записать уравнение:

2 * масса * скорость = средняя сила удара * время удара

Массу шарика дано как 50 г, но для вычислений ее удобнее перевести в килограммы:

масса (m) = 50 г = 0.05 кг

Среднюю силу удара (F) также нужно перевести в систему СИ:

средняя сила удара (F) = 200 H

Теперь мы можем решить уравнение для времени удара (t):

2 * 0.05 кг * скорость = 200 H * t

Сократим единицы измерения:

0.1 * скорость = 200 * t

Теперь найдем скорость (velocity) шарика перед ударом, используя закон сохранения энергии:

потенциальная энергия = кинетическая энергия

m * g * h = (1/2) * m * velocity^2

где g - ускорение свободного падения (приближенное значение равно 9.81 м/с^2).

0.05 кг * 9.81 м/с^2 * 4.9 м = (1/2) * 0.05 кг * velocity^2

Решаем уравнение для скорости (velocity):

2.4515 = 0.025 * velocity^2

velocity^2 = 2.4515 / 0.025

velocity^2 = 98.06

velocity ≈ √98.06

velocity ≈ 9.9 м/с

Теперь, подставим значение скорости обратно в уравнение для времени удара (t):

0.1 * 9.9 м/с = 200 * t

t ≈ 0.099 с

Таким образом, продолжительность удара шарика о плиту составляет около 0.099 секунды.