исходя из данных l = 0.5 м и t = 1 c можем определить начальную скорость на этом отрезке перемещения, а затем и ускорение
l = v0*t - (a t²)/2; a = - v0 / t
l = v0*t - v0*t/2
v0 = 2l / t
a = -2 l / t²
a = -2*0.5 / 1 = - 1 м/с² - это ускорение постоянно на всем участке перемещения
1) если начальная скорость равна нулю, то
S = (a t²)/2 => t = sqrt(2S/a)
t = sqrt(2*50) = 10 c
2) если начальная скорость не равна нулю, то
S = v0² / 2a => v0 = sqrt(2aS) = 10 м/с
S = v0*t - (a t²)/2,
0.5 t² - 10t + 50 = 0,
t = 10 c
2.
по закону сохранения импульса в проекции на ось, сонаправленную с движением шаров после столкновения (оно будет происходит в сторону шара с большим импульсом)
Согласно закону сохранения полной механической энергии полная энергия камня E не меняется в процессе полёта.
В задаче потенциальную энергию будем отсчитывать относительно уровня земли (то есть на уровне земли у теля Eп = 0). Потенциальная энергия тела массой m, находящегося на высоте h: Eп = m*g*h Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью V: Eк = m*V²/2 Полная механическая энергия равна сумме потенциальной и кинетической энергий тела: E = Eп + Eк
Выделим 4 положения камня (во всех положениях полная мех. энергия E₀ = E₁ = E₂ = E₃ = E):
0) Камень только что подбросили. Eп₀ = 0 Дж (находится ещё на уровне земли) V₀ = 6 м/с Eк₀ = m*V₀²/2 E = Eп₀ + Eк₀ E = 0 + Eк₀ E = Eк₀ (это нам понадобится в дальнейшем)
1) Камень на максимальной высоте полёта. В точке максимального подъёма h₁ его скорость будет равна 0. Значит и Eк₁ = 0. E = Eп₁ + Eк₁ E = Eп₁ + 0 Eп₁ = E Eп₁ = Eк₀ m*g*h₁ = m*V₀²/2 h₁ = V₀²/(2*g) h₁ = (6 м/с)² / (2 * 10 Н/кг) h₁ = 1,8 м.
2) Камень на такой высоте, что его кинетическая равна потенциальной. Значит и Eк₂ = Eп₂. E = Eп₂ + Eк₂ E = Eп₂ + Eп₂ E = 2*Eп₂ E = 2*m*g*h₂ Eк₀ = 2*m*g*h₂ m*V₀²/2 = 2*m*g*h₂ V₀²/2 = 2*g*h₂ h₂ = V₀²/(4*g) h₂ = (6 м/с)² / (4 * 10 Н/кг) h₂ = 0,9 м.
3) Камень на такой высоте, что его кинетическая вдвое больше потенциальной. Значит и Eк₃ = 2*Eп₃. E = Eп₃ + Eк₃ E = Eп₃ + 2*Eп₃ E = 3*Eп₃ E = 3*m*g*h₃ Eк₀ = 3*m*g*h₃ m*V₀²/2 = 3*m*g*h₃ V₀²/2 = 3*g*h₃ h₃ = V₀²/(6*g) h₃ = (6 м/с)² / (6 * 10 Н/кг) h₃ = 0,6 м.
ответ: 1) 1,8 м; 2) 0,9 м; 3) 0,6 м.
Решение задачи можно сделать более "на пальцах", но такой подход позволяет не ошибиться и решить задачу для любой ситуации, хоть кинетическая энергия равна одной седьмой от потенциальной энергии.
исходя из данных l = 0.5 м и t = 1 c можем определить начальную скорость на этом отрезке перемещения, а затем и ускорение
l = v0*t - (a t²)/2; a = - v0 / t
l = v0*t - v0*t/2
v0 = 2l / t
a = -2 l / t²
a = -2*0.5 / 1 = - 1 м/с² - это ускорение постоянно на всем участке перемещения
1) если начальная скорость равна нулю, то
S = (a t²)/2 => t = sqrt(2S/a)
t = sqrt(2*50) = 10 c
2) если начальная скорость не равна нулю, то
S = v0² / 2a => v0 = sqrt(2aS) = 10 м/с
S = v0*t - (a t²)/2,
0.5 t² - 10t + 50 = 0,
t = 10 c
2.
по закону сохранения импульса в проекции на ось, сонаправленную с движением шаров после столкновения (оно будет происходит в сторону шара с большим импульсом)
m1v1 - m2v2 = (m1 + m2) v',
v' = (m1v1 - m2v2) / (m1 + m2).
v' = (20 - 5) / 1.5 = 10 м/с
3.
A = ΔEp = mgΔh
A = 800*20 Дж = 16 кДж