Каково соотношение работы силы сопротивления воздуха к работе силы тяжести для тела, которое находится в состоянии покоя и падает с высоты 25 м, если его скорость при столкновении с Землей равна 20 м/с? При этом учитывайте, что ускорение свободного падения g составляет 10 м/с².

Физика 11 класс Законы механики работа силы сопротивления работа силы тяжести тело в состоянии покоя падение с высоты скорость при столкновении ускорение свободного падения физика 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно определить работу силы тяжести и работу силы сопротивления воздуха, а затем найти их соотношение.

Шаг 1: Определим работу силы тяжести.

Работа силы тяжести (A_g) рассчитывается по формуле:

A_g = m * g * h

• где m - масса тела,
• g - ускорение свободного падения (10 м/с²),
• h - высота (25 м).

Подставим известные значения:

A_g = m * 10 * 25 = 250m

Шаг 2: Определим работу силы сопротивления воздуха.

Работа силы сопротивления воздуха (A_r) можно найти, используя закон сохранения энергии. Полная механическая энергия в начале (E_нач) равна полной механической энергии в конце (E_конец) плюс работа силы сопротивления:

E_нач = E_конец + A_r

Начальная механическая энергия (E_нач) равна потенциальной энергии на высоте:

E_нач = m * g * h = 250m

Конечная механическая энергия (E_конец) равна кинетической энергии при столкновении с Землей:

E_конец = (1/2) * m * v²

• где v - скорость при столкновении (20 м/с).

Подставим значение скорости:

E_конец = (1/2) * m * (20)² = (1/2) * m * 400 = 200m

Шаг 3: Запишем уравнение для работы силы сопротивления.

Теперь подставим выражения для E_нач и E_конец в уравнение сохранения энергии:

250m = 200m + A_r

Отсюда находим работу силы сопротивления:

A_r = 250m - 200m = 50m

Шаг 4: Найдем соотношение работы силы сопротивления к работе силы тяжести.

Теперь мы можем найти искомое соотношение:

Соотношение = A_r / A_g = (50m) / (250m) = 50 / 250 = 1 / 5

Ответ: Соотношение работы силы сопротивления воздуха к работе силы тяжести равно 1/5.