сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 656
i

Мяч бро­са­ют вер­ти­каль­но вверх со ско­ро­стью v _0=10м/с. 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 10 v _0. Счи­тай­те, что сила со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха, дей­ству­ю­щая на мяч, про­пор­ци­о­наль­на его ско­ро­сти.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

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 \mathrmF_\mathrmc=\mathrmkV (где k  — не­ко­то­рый ко­эф­фи­ци­ент про­пор­ци­о­наль­но­сти) и при \mathrmv=10 \mathrmv_0 сов­па­да­ет весом мяча. По­это­му

 \mathrmmg=10 \mathrmkv_0 \quad \Rightarrow \quad \mathrmk= дробь: чис­ли­тель: \mathrmmg, зна­ме­на­тель: 10 \mathrmv_0 конец дроби .

Те­перь па­ра­мет­ры дви­же­ния. Вы­со­та подъ­ема прак­ти­че­ски равна ве­ли­чи­не

 \mathrmh= дробь: чис­ли­тель: \mathrmv_0 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2g конец дроби ,

а время подъ­ема

 \mathrmt_под= дробь: чис­ли­тель: \mathrmV_0, зна­ме­на­тель: g конец дроби .

Сред­няя сила со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха, дей­ству­ю­щая на тело на этом пути, опре­де­ля­ет­ся со­от­но­ше­ни­ем

 \mathrmF_\mathrmc=\mathrmkv_ср=\mathrmk дробь: чис­ли­тель: \mathrmv_0, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \mathrmmg, зна­ме­на­тель: 20 конец дроби ,

где \mathrmv_ср= дробь: чис­ли­тель: v_0, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби - сред­няя ско­рость тела на подъ­еме. Во время подъ­ема сила со­про­тив­ле­ния со­вер­ша­ет ра­бо­ту

 \mathrmA_\text сопр \sim минус \mathrmF_\mathrmc \mathrmh= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 20 конец дроби дробь: чис­ли­тель: \mathrmmv_0 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Это зна­чит, что ме­ха­ни­че­ская энер­гия мяча умень­ши­лась на одну два­дца­тую. По­это­му сред­няя ско­рость мяча на спус­ке опре­де­ля­ет­ся со­от­но­ше­ни­ем

 \mathrmv_ср= дробь: чис­ли­тель: \mathrmv_0, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 20 конец дроби конец ар­гу­мен­та .

По­это­му оцен­ка от­но­ше­ния вре­ме­ни подъ­ема к вре­ме­ни спус­ка имеет вид

 дробь: чис­ли­тель: \mathrmt_\text под, зна­ме­на­тель: \mathrmt_спус конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 20 конец дроби конец ар­гу­мен­та конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 20, зна­ме­на­тель: 19 конец дроби конец ар­гу­мен­та \approx 1,026.

Ответ: 1,026.

Классификатор: Ме­ха­ни­ка. За­ко­ны Нью­то­на