ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ ГРАМОТНОСТЬ ФИЗИКА 1. Задания на основе контекста Парашютист Мастер парашютного спорта массой 70 кг, выпрыгивая из самолета на высоте 10 км, не сразу раскрывает парашют. Лишь пролетев большую часть пути, когда остается около ста метров, он дергает за кольцо параивота. Многие думают, что, падая «камнем», до раскрытия парашюта, человек приобретает огромную скорость. Однако это не так, сопротивление воздуха препятствует нарастанию скорости. Скорость парашютиста нарастает только первые в среднем 12 секунд или немного менее, в зависимости от его веса. За это время он успевает опуститься на 400-500 метров и приобрести скорость около 50 м/с. Весь остальной путь до раскрытия парашюта спортсмен движется равномерно с этой скоростью. Среднее ускорение парашютиста за то время, за которое он, падая, приобрел скорость, с которой далее движется равномерно, равно: А) 3 м/с² В) 5,2 м/с² С) 10 м/с² D) 6,4 м/с² Е) 4,2 м/с² 2. Сила сопротивления воздуха, которая действует на парашютиста перед раскрытием парашюта: A) 70 H B) 350 H С) 0,7 кН D) 0,5 кН
Давайте разберем задачу, которая касается ускорения парашютиста и силы сопротивления воздуха.
- Среднее ускорение парашютиста:
Для того чтобы найти среднее ускорение \( a \), мы можем использовать формулу:
\[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \]
где:
- \( \Delta v \) — изменение скорости (конечная скорость минус начальная),
- \( \Delta t \) — время, за которое произошло это изменение.
Начальная скорость \( v_0 \) считается равной 0 (парашютист прыгает), а конечная скорость \( v \) равна 50 м/с (скорость после 12 секунд свободного падения).
Теперь подставляем значения:
\[ \Delta v = 50 \, \text{м/с} - 0 \, \text{м/с} = 50 \, \text{м/с}, \] \[ \Delta t \approx 12 \, \text{с}. \]
Подставим эти значения в формулу для ускорения:
\[ a = \frac{50 \, \text{м/с}}{12 \, \text{с}} \approx 4,17 \, \text{м/с}^2. \]
Таким образом, среднее ускорение парашютиста равно приблизительно 4,2 м/с². Следовательно, правильный ответ:
Е) 4,2 м/с².
- Сила сопротивления воздуха:
Мы знаем, что при равномерном движении парашютиста после 12 секунд сила сопротивления воздуха уравновешивает силу тяжести. Чтобы найти эту силу, применим второй закон Ньютона:
\[ F_{сопр} = m \cdot g - m \cdot a, \]
где:
- \( m = 70 \, \text{кг} \) — масса парашютиста,
- \( g \approx 9,8 \, \text{м/с}^2 \) — ускорение свободного падения,
- \( a = 0 \) (скорость постоянная после 12 секунд).
Таким образом, сила тяжести:
\[ F_{тяж} = m \cdot g = 70 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с}^2 = 686 \, \text{Н}. \]
На этапе равномерного движения сила сопротивления воздуха будет равна примерно 686 Н.
Из доступных вариантов, наиболее близкий ответ — это 0,7 кН (что равняется 700 Н). Таким образом, правильный ответ:
С) 0,7 кН.
Если у вас возникнут дополнительные вопросы по данной теме или другим аспектам физики, пожалуйста, не стесняйтесь спрашивать!
