Какова масса тела, если на него, движущееся со скоростью 35 м/с, действует тормозная сила 9,2 Н, и сколько времени потребуется для его остановки, если оно проходит путь 5,72 м до полной остановки?
Физика 11 класс Законы Ньютона
Для решения этой задачи нам нужно использовать второй закон Ньютона и кинематические уравнения. Давайте разберемся шаг за шагом:
Тормозная сила, действующая на тело, равна 9,2 Н. Мы знаем, что по второму закону Ньютона сила равна произведению массы на ускорение (F = ma). Однако, в данном случае нам нужно сначала найти ускорение.
Для этого используем уравнение движения, которое связывает начальную скорость, конечную скорость, ускорение и путь:
v² = u² + 2as,
где v — конечная скорость (0 м/с, так как тело останавливается), u — начальная скорость (35 м/с), a — ускорение, s — пройденный путь (5,72 м).
Подставим известные значения в уравнение:
0 = 35² + 2a * 5,72.
Решаем это уравнение относительно a:
0 = 1225 + 11,44a,
11,44a = -1225,
a = -1225 / 11,44 ≈ -107,07 м/с².
Отрицательное значение ускорения показывает, что это торможение.
Теперь, когда мы знаем ускорение, можем использовать второй закон Ньютона для нахождения массы. У нас есть сила (F = 9,2 Н) и ускорение (a = -107,07 м/с²):
F = ma,
9,2 = m * 107,07.
Решаем уравнение относительно m:
m = 9,2 / 107,07 ≈ 0,086 кг.
Теперь используем уравнение для нахождения времени остановки:
v = u + at,
где v — конечная скорость (0 м/с), u — начальная скорость (35 м/с), a — ускорение (-107,07 м/с²), t — время.
Подставим известные значения в уравнение:
0 = 35 + (-107,07)t.
Решаем это уравнение относительно t:
-35 = -107,07t,
t = 35 / 107,07 ≈ 0,327 с.
Итак, масса тела составляет примерно 0,086 кг, а время, необходимое для его остановки, составляет около 0,327 секунды.