2. ( ) Железный шарик массой 3 кг бросают с высоты 30 м вертикально вниз. Модуль скорости шарика в момент броска был равен 18 м/с. Определите модуль средней силы сопротивления грунта, если шарик после приземления погрузился в этот грунт на глубину 65 см. Сопротивлением воздуха пренебречь.
≈ 1351 Н
Объяснение:
Дано:
m = 3 кг
h = 30 м
v₀ = 18 м/с
Δh = 65 cм = 0,65 м
g = 10 м/с²
Найти:
Fс - среднюю силу сопротивления грунта
Высота падения определяется уравнением
h = v₀t + 0.5 gt²
или
30 = 18t + 5t²
Решаем уравнение относительно t
5t² + 18t - 30 = 0
D = 18² + 4 · 5 · 30 = 924 = (2√231)²
t₁ = 0.1 · (-18 -2√231) < 0 - не подходит
t₂ = 0.1 · (-18 + 2√231) ≈ 0.62 (c)
Cкорость шарика в момент приземления
v = v₀ + gt
v = 18 + 10 · 0.62 =24.2 (м/с)
Кинетическая энергия шарика в момент приземления
Ек = 0,5 mv² = 0.5 · 3 · 24.2² = 878.4 (Дж)
Модуль средней силы сопротивления
Fc = Eк : Δh = 878.4 : 0.65 ≈ 1351 (H) .