Чтобы найти среднюю силу удара, можно воспользоваться вторым законом Ньютона и формулой для силы, которая связывает изменение импульса и время.
Импульс m (p) мяча можно выразить как:
\[ p = m \cdot v, \]
где:
- \( m \) — масса мяча,
- \( v \) — скорость мяча.
Сначала преобразуем массу мяча из граммов в килограммы:
\[ m = 300 \text{ г} = 0,3 \text{ кг}. \]
Теперь найдем импульс мяча до и после удара. Так как до удара скорость мяча равна 0, начальный импульс будет равен 0. После удара импульс мяча составит:
\[ p_{\text{после}} = m \cdot v = 0,3 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с} = 3 \text{ кг} \cdot \text{м/с}. \]
Теперь можем рассчитать изменение импульса (\( \Delta p \)):
\[ \Delta p = p_{\text{после}} - p_{\text{до}} = 3 \text{ кг} \cdot \text{м/с} - 0 = 3 \text{ кг} \cdot \text{м/с}. \]
Согласно второму закону Ньютона, средняя сила (\( F \)) равна изменению импульса, делённому на время:
\[ F = \frac{\Delta p}{\Delta t}, \]
где \( \Delta t = 0,04 \text{ с} \). Подставим значения:
\[ F = \frac{3 \text{ кг} \cdot \text{м/с}}{0,04 \text{ с}} = 75 \text{ Н}. \]
Таким образом, средняя сила удара составляет 75 Ньютонов.