Решаю расчётные задания № 3–8 из «Среднего уровня». \(g=10\) м/с², сопротивлением воздуха пренебрегаем, ось направляем вниз.
Краткие ответы
| № | Ответ |
|---|---|
| 3 | \(20\) м/с |
| 4 | \(20\) м/с |
| 5 | \(125\) м |
| 6 | \(3\) с |
| 7 | \(35\) м/с |
| 8 | \(30\) м |
Как решать
При свободном падении ускорение всегда \(g\), направлено вниз. Если начальная скорость \(v_0\) направлена вниз:
\[ v=v_0+gt,\qquad h=v_0t+\frac{gt^2}{2}. \]
Если тело падает без начальной скорости:
\[ v=gt,\qquad h=\frac{gt^2}{2},\qquad v=\sqrt{2gh},\qquad t=\sqrt{\frac{2h}{g}}. \]
По шагам
\(v=gt=10\cdot 2=20\) м/с.
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot20}=\sqrt{400}=20\) м/с.
\(h=\dfrac{gt^2}{2}=\dfrac{10\cdot5^2}{2}=125\) м.
\(h=\dfrac{gt^2}{2}\), значит: \[ 45=5t^2\Rightarrow t^2=9\Rightarrow t=3\text{ с}. \]
\(v=v_0+gt=5+10\cdot3=35\) м/с — скорость направлена вниз.
\(h=v_0t+\dfrac{gt^2}{2}=5\cdot2+\dfrac{10\cdot2^2}{2}=10+20=30\) м.
Проверка: в № 6 при \(t=3\) с обратно получаем \(h=10\cdot3^2/2=45\) м — всё сходится.
Если тебе нужны были вопросы 3–8 «Начального уровня», коротко:
3) Галилей установил, что без сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым ускорением, а путь пропорционален \(t^2\).
4) Опыты с откачанной трубкой Ньютона, опыты Галилея с наклонной плоскостью, опыты в вакууме.
5) Вектор ускорения свободного падения направлен вертикально вниз.
6) Нет, ускорение останется равным \(g\).
7) Нужно измерить высоту \(h\) и время падения \(t\); затем \(g=2h/t^2\).
8) Ускорения всех трёх тел одинаковы и направлены вниз.
