Мяч бросают вертикально вверх со скоростью Учитывая силу сопротивления воздуха, определите, что больше, время подъема или спуска. Оцените отношение времен подъема и спуска, если известно, что установившаяся скорость падения этого мяча в воздухе равна Считайте, что сила сопротивления воздуха, действующая на мяч, пропорциональна его скорости.
Если бы сила сопротивления воздуха не действовала, то времена подъема и спуска были бы одинаковы. При действии силы сопротивления воздуха механическая энергия мяча уменьшается, и, следовательно, нам одной и той же высоте на подъеме мяч имеет большую скорость, чем на спуске. Поэтому время подъема меньше времени спуска.
Поскольку установившаяся скорость падения мяча гораздо больше скорости, с которой он движется в нашем опыте, движение мяча является «почти равноускоренным». Поэтому для оценки используем законы равноускоренного движения.
Но сначала найдем силу сопротивления воздуха. По условию сила сопротивления пропорциональна скорости мяча (где k — некоторый коэффициент пропорциональности) и при совпадает весом мяча. Поэтому
Теперь параметры движения. Высота подъема практически равна величине
Средняя сила сопротивления воздуха, действующая на тело на этом пути, определяется соотношением
Это значит, что механическая энергия мяча уменьшилась на одну двадцатую. Поэтому средняя скорость мяча на спуске определяется соотношением
Поэтому оценка отношения времени подъема к времени спуска имеет вид
Ответ: 1,026.