Задача Задача №3523325
А
А
Дано и рисунок (упрощённый чертёж) плюс решение.
- Дано
- Масса тела: m = 2 кг
- Кинетическая энергия перед ударом о землю: K_f = 100 Дж
- Сопротивление воздуха пренебрегаем (движение идёт без потерь энергии).
- g ≈ 9,8 м/с² (не используется напрямую в этом решении, поскольку применяем закон сохранения энергии).
- Чертёж (упрощённый, для наглядности)
- Точка A на уровне земли — момент броска вверх.
- Вверх идёт стрелка с начальной скоростью v0.
- Дальше точка максимальной высоты (скорость там = 0).
- Затем тело падает обратно и при ударе о землю скорость направлена вниз. Модуль скорости при ударе равен v_f.
- В этом задаче дано, что на момент удара скорость вверх/вниз составляет v_f = 10 м/с (модуль).
Примерно так можно сделать схематично на листе:
A (уровень Земли) — вверх v0 → пик высоты → вниз v_f = 10 м/с → Земля
- Решение
- Применяем закон сохранения энергии. При отсутствии потерь энергия в начале равна энергии перед ударом: K_i = K_f = 100 Дж.
- Начальная кинетическая энергия тела при броске вверх: K_i = (1/2) m v0^2.
- Подставляем данное K_f: (1/2) m v0^2 = 100 Дж.
- Подстановка массы: (1/2) · 2 · v0^2 = 100 v0^2 = 100 v0 = 10 м/с.
Ответ
- Скорость, с которой бросили вверх, равна 10 м/с (направление: вверх).
- Скорость при ударе о землю — тоже 10 м/с по модулю, направление вниз (при условии отсутствия сопротивления воздуха).
Краткое пояснение
- В идеальном случае без сопротивления воздуха энергия сохраняется: вся начальная кинетическая энергия превращается в потенциальную на максимальной высоте, затем снова в кинетическую при возвращении к земле. Именно поэтому начальная скорость по модулю равна скорости при ударе.