Какую скорость приобретет тело, брошенное вертикально вниз с высоты 40 м со скоростью 25 м/с, к моменту падения на землю? И какую скорость получило бы тело, если бы начальная скорость была направлена вертикально вверх?
Физика 11 класс Законы движения тел в поле тяжести скорость тела брошенное вниз высота 40 м начальная скорость 25 м/с падение на землю вертикально вверх физика 11 класс
Для решения данной задачи мы воспользуемся законом сохранения энергии и уравнением движения с постоянным ускорением. Рассмотрим оба случая по отдельности.
Случай 1: Тело брошено вертикально внизВ этом случае начальная скорость тела равна 25 м/с, а высота, с которой оно падает, составляет 40 м. Мы можем использовать формулу для нахождения конечной скорости (V) тела, которое движется под действием силы тяжести:
V^2 = V0^2 + 2gh
Подставим значения в формулу:
V^2 = (25 м/с)^2 + 2 * 9.8 м/с² * 40 м
V^2 = 625 + 784
V^2 = 1409
Теперь найдем V:
V = √1409 ≈ 37.5 м/с
Таким образом, тело, брошенное вертикально вниз, к моменту падения на землю приобретет скорость примерно 37.5 м/с.
Случай 2: Тело брошено вертикально вверхТеперь рассмотрим случай, когда тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью 25 м/с. В этом случае, сначала тело поднимется, а затем начнет падать. Мы можем использовать ту же формулу, но сначала найдем высоту, на которую поднимется тело.
Для нахождения максимальной высоты (H), на которую поднимется тело, используем формулу:
V^2 = V0^2 - 2gH
Подставим значения:
0 = (25 м/с)^2 - 2 * 9.8 м/с² * H
0 = 625 - 19.6H
19.6H = 625
H = 625 / 19.6 ≈ 31.9 м
Теперь общая высота, с которой будет падать тело, составляет 40 м (высота, с которой оно было брошено) + 31.9 м (высота, на которую оно поднялось) = 71.9 м.
Теперь найдем конечную скорость при падении с этой высоты:
V^2 = V0^2 + 2gh
V0 = 0 (начальная скорость при падении)
h = 71.9 м
Подставим значения:
V^2 = 0 + 2 * 9.8 м/с² * 71.9 м
V^2 = 2 * 9.8 * 71.9 ≈ 1406.64
Теперь найдем V:
V = √1406.64 ≈ 37.5 м/с
Таким образом, тело, брошенное вертикально вверх, к моменту падения на землю также приобретет скорость примерно 37.5 м/с.
Итог: В обоих случаях конечная скорость тела при падении на землю составляет примерно 37.5 м/с.