Question

Шарик массой 50 г бросили вертикально вверх с начальной скоростью 10 м/с. Шарик под- нялся на высоту 7,5 м и упал обратно. Перед ударом о землю скорость шарика была 5 м/с.чему равна сила сопротивления движению шарика?​

Answer 1

Решение во вложении.
Ответ подчеркнул двумя линиями.

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать законы движения и законы сохранения энергии.

1. Найдем время подъема шарика: Используем уравнение движения в вертикальном направлении: $v = u + at,$ где $v$ - конечная скорость (0 м/с при вершине траектории), $u$ - начальная скорость (10 м/с вверх), $a$ - ускорение (гравитационное ускорение, примерно -9.8 м/с²), $t$ - время.

   $0 = 10 - 9.8t$ $t = \frac{10}{9.8} \approx 1.02 \, \text{с}$

2. Найдем высоту подъема шарика: Используем уравнение движения в вертикальном направлении: $s = ut + \frac{1}{2}at^2,$ где $s$ - перемещение (в данном случае, высота), $u$ - начальная скорость, $a$ - ускорение, $t$ - время.

   $s = 10 \cdot 1.02 + \frac{1}{2} \cdot (-9.8) \cdot (1.02)^2 \approx 5.1 \, \text{м}$

3. Найдем работу силы сопротивления при подъеме: Работа силы сопротивления равна изменению механической энергии: $W = \Delta E$ $W = mgh$ где $m$ - масса шарика (0.05 кг), $g$ - ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²), $h$ - высота подъема.

   $W = 0.05 \cdot 9.8 \cdot 5.1 \approx 2.52 \, \text{Дж}$

4. Найдем работу силы сопротивления при падении: Так как сила сопротивления направлена вниз, работа силы сопротивления при падении будет отрицательной.

   $W_{\text{падение}} = -mgh$ $W_{\text{падение}} = -0.05 \cdot 9.8 \cdot 7.5 \approx -3.66 \, \text{Дж}$

5. Найдем силу сопротивления: Суммарная работа силы сопротивления равна изменению полной механической энергии:

   $W_{\text{суммарная}} = \Delta E_{\text{полная}}$ $W_{\text{суммарная}} = W + W_{\text{падение}}$ $F_{\text{сопротивление}} \cdot s = W + W_{\text{падение}}$

   Где $F_{\text{сопротивление}}$ - сила сопротивления, $s$ - путь, по которому производится работа.

   $F_{\text{сопротивление}} = \frac{W + W_{\text{падение}}}{s}$ $F_{\text{сопротивление}} = \frac{2.52 - 3.66}{5.1 + 7.5} \approx -0.132 \, \text{Н}$

Таким образом, сила сопротивления движению шарика равна примерно $-0.132 \, \text{Н}$. Знак минус указывает на то, что сила сопротивления направлена вниз.