Теннисист ударил ракеткой по мячу массой 56 г. Скорость полета мяча составила 30 м/с. Определите среднюю силу удара, если он длится в течение 0,5 с.

Решение задачи (пояснение по шагам)

Дано:

• масса мяча m = 56 г = 0.056 кг
• скорость после удара v = 30 м/с
• длительность удара t = 0.5 с
• предполагаем, что до удара скорость мяча была 0 (мяч находился в состоянии покоя перед ударом)

Формула:

• По закону импульса средняя сила удара F_avg связана с изменением импульса: F_avg · t = Δp = m · (v − u)
• Если u = 0, то F_avg = m · v / t
• Также можно найти через среднее ускорение a_avg: a_avg = Δv / t = (v − u) / t, затем F_avg = m · a_avg

Расчет:

• Δp = m · v = 0.056 кг × 30 м/с = 1.68 кг·м/с
• F_avg = Δp / t = 1.68 / 0.5 = 3.36 Н

Ответ: средняя сила удара приблизительно 3.36 Н.

Дополнительно:

• Если бы перед ударом скорость мяча была не нулевой (например, мяч движется к ракетке), формула остается F_avg = m · (v − u) / t. Например, если до удара скорость была −30 м/с по той же оси (мяч приближался к ракетке со скоростью 30 м/с), то F_avg было бы вдвое больше: m·(30−(−30))/0.5 = 0.056×60/0.5 = 6.72 Н.