Уточнение деталей вопроса
Шарик максой m = 50 г бросили вертикально вверх с начальной скоростью v = 10 м/с, после чего он поднялся на высоту h = 4 м и упал обратно. Определить силу сопротивления, действующую на шарик во время подъёма
Ответ на вопрос
Для определения силы сопротивления, действующей на шарик во время подъема, необходимо использовать законы движения тела. При вертикальном броске шарика вверх начальная скорость равна 10 м/с, а ускорение свободного падения равно 9,8 м/с². Следовательно, время подъема шарика до высоты 4 м можно определить по формуле h = vt — (gt²)/2, где h — высота, v — начальная скорость, g — ускорение свободного падения, t — время. Подставляя известные значения, получаем t = 1,02 с.
Далее, для определения силы сопротивления необходимо использовать закон сохранения энергии. При подъеме шарика до высоты 4 м его потенциальная энергия увеличивается на mgh, где m — масса шарика, g — ускорение свободного падения, h — высота. При падении шарика обратно его потенциальная энергия превращается в кинетическую, которая равна (mv²)/2, где v — скорость шарика при падении. Следовательно, можно записать уравнение mgh = (mv²)/2, откуда можно выразить скорость v = √(2gh) = √(2*9,8*4) ≈ 8,85 м/с.
Таким образом, сила сопротивления, действующая на шарик во время подъема, можно определить по формуле F = ma, где m — масса шарика, a — ускорение, которое вызывает силу сопротивления. Учитывая, что ускорение равно разности скоростей, деленной на время, можно записать a = (v — u)/t, где u — скорость шарика в начальный момент времени. Подставляя известные значения, получаем a = (8,85 — 10)/1,02 ≈ -1,18 м/с². Следовательно, сила сопротивления равна F = ma = 50*(-1,18) ≈ -59 Н. Отрицательный знак говорит о том, что сила сопротивления направлена вниз, противоположно направлению движения шарика.