Тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью 30 м/с, достигло высшей

Условие задачи:

Тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью 30 м/с, достигло высшей точки подъема через 2,5 с. Определите среднее значение силы \(F\) сопротивления воздуха, если масса тела 40 г.

Задача №2.1.48 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(\upsilon_0=30\) м/с, \(t=2,5\) с, \(m=40\) г, \(F-?\)

Решение задачи:

Схема к решению задачиНа тело помимо силы тяжести \(mg\) действует ещё и сила сопротивления \(F\), направленная против движения тела. Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось \(y\):

\[F + mg = ma\]

\[F = m\left( {a – g} \right)\;\;\;\;(1)\]

Отлично, чтобы найти силу \(F\) нужно узнать ускорение тела \(a\). Для этого запишем уравнение скорости для равнозамедленного движения:

\[\upsilon  = -{\upsilon _0} + at\]

Через время \(t\) после броска скорость тела измениться до нуля, т.е. \(\upsilon  = 0\), поэтому:

\[\upsilon  = 0 \Rightarrow -{\upsilon _0} + at = 0\]

\[a = \frac{{{\upsilon _0}}}{t}\]

Подставим последнее выражение в формулу (1), тогда получим решение задачи в общем виде.

\[F = m\left( {\frac{{{\upsilon _0}}}{t} – g} \right)\]

Перед подстановкой численных значений в формулу не забывайте их переводить в систему СИ. Например, в этой задаче нужно перевести массу тела.

\[40\; г = \frac{{40}}{{1000}}\; кг = 0,04\; кг\]

Считаем ответ:

\[F = 0,04\left( {\frac{{30}}{{2,5}} – 10} \right) = 0,08\; Н\]

Ответ: 0,08 Н.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

2.1.47 Тело массой 5 кг покоится на горизонтальной поверхности. К телу приложена сила
2.1.49 Три бруска, массы которых 0,5, 0,3 и 0,1 кг, связаны нитями и лежат на столе
2.1.50 Тело массой 1,5 кг движется вверх по вертикальной стенке под действием силы 20 Н

Пожалуйста, поставьте оценку
( 16 оценок, среднее 4.75 из 5 )
Вы можете поделиться с помощью этих кнопок:
Комментарии: 12
  1. Аноним

    Можно уточнить, почему F сопротивления воздуха направлена вниз?

    1. Easyfizika (автор)

      Сила сопротивления воздуха должна быть направлена против скорости тела – тело движется наверх, сила сопротивления направлена вниз

  2. Саша

    Почему ускорение и сопротивление воздуха направлены вниз?

    1. Саша

      Тем более тогда ускорение будет отрицательным, ведь нулевая скорость отрицательная при проекции на ось.

      1. Easyfizika (автор)

        Знак ускорения лишь показывает её направление относительно выбранной оси, в моем случае (в случае, когда ось oy направлена вниз) оно положительное

    2. Easyfizika (автор)

      Потому что тело бросили наверх

  3. Вахид

    Почему при противоположном направлении сила сопротивление воздуха и mg вы решили как F+mg?

    1. Easyfizika (автор)

      Тело движется наверх, то есть против направления оси \(y\) (читайте условие задачи). Сила сопротивления воздуха, как и сила тяжести должны быть направлены вниз, то есть по направлению оси \(y\). Поэтому при проецировании между этими силами должен быть знак “плюс”.

  4. Аноним

    почему при равнозамедленном движении ускорение положительное?

    1. Easyfizika (автор)

      Тот факт, что мы имеем дело с равнозамедленным движением, я учел с помощью векторов: у меня вектор ускорения \(\overrightarrow a \) направлен противоположно вектору начальной скорости \(\overrightarrow {\upsilon_0} \). Из-за этого я из уравнений буду получать модуль ускорения (т.е. оно всегда будет положительное).

  5. Аноним

    ответ 8

    1. Easyfizika (автор)

      При данном условии задачи правильный ответ – 0,08 Н.

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: