Камень падает с высоты 45 м с места. Предположим, что g=10 м/с². a) Какое время потребуется, чтобы он достиг земли? b) Какова будет скорость камня непосредственно перед ударом о землю? c) Если другой камень будет брошен вниз с той же высоты с начальной скоростью 10 м/с, сколько времени ему потребуется, чтобы упасть на землю?
Физика Колледж Свободное падение тел камень падает высота 45 м ускорение свободного падения время падения скорость перед ударом начальная скорость 10 м/с физика 12 класс
Давайте поэтапно разберем решение каждой части задачи.
a) Какое время потребуется, чтобы камень достиг земли?Для решения этой части задачи мы можем использовать формулу для свободного падения:
h = (g * t^2) / 2
где:
Перепишем формулу, чтобы выразить t:
t^2 = (2 * h) / g
Подставим известные значения:
t^2 = (2 * 45) / 10 = 90 / 10 = 9
Теперь найдем t:
t = √9 = 3 с.
Таким образом, время, необходимое для падения камня, составляет 3 секунды.
b) Какова будет скорость камня непосредственно перед ударом о землю?Для нахождения скорости камня в момент удара о землю можно использовать следующую формулу:
v = g * t
где v - конечная скорость, g - ускорение свободного падения, t - время падения.
Мы уже нашли t, равное 3 секунды:
v = 10 * 3 = 30 м/с.
Таким образом, скорость камня непосредственно перед ударом о землю составит 30 м/с.
c) Если другой камень будет брошен вниз с той же высоты с начальной скоростью 10 м/с, сколько времени ему потребуется, чтобы упасть на землю?В этом случае мы используем другую формулу, которая учитывает начальную скорость:
h = v0 * t + (g * t^2) / 2
где:
Подставим известные значения в формулу:
45 = 10 * t + (10 * t^2) / 2
Упростим уравнение:
45 = 10t + 5t^2
Приведем уравнение к стандартному виду:
5t^2 + 10t - 45 = 0
Теперь упростим его, разделив на 5:
t^2 + 2t - 9 = 0
Теперь мы можем использовать формулу для решения квадратного уравнения:
t = (-b ± √(b^2 - 4ac)) / 2a
где a = 1, b = 2, c = -9:
t = (-2 ± √(2^2 - 4 * 1 * (-9))) / (2 * 1)
t = (-2 ± √(4 + 36)) / 2
t = (-2 ± √40) / 2
√40 = 2√10, следовательно:
t = (-2 ± 2√10) / 2 = -1 ± √10.
Так как время не может быть отрицательным, берем только положительное значение:
t = -1 + √10.
Приблизительно √10 ≈ 3.16, тогда:
t ≈ -1 + 3.16 = 2.16 с.
Таким образом, камню, брошенному вниз с начальной скоростью 10 м/с, потребуется примерно 2.16 секунды, чтобы упасть на землю.