Question

Тело брошено с поверхности земли со скоростью u - 7 м/с вертикально вверх. На какой высоте над поверхностью земли скорость тела станет равной v - 3 м/с

Answer 1

Для решения данной задачи нам понадобятся основные законы механики, а именно закон сохранения энергии и уравнение движения тела.

Начнем с закона сохранения энергии. В данном случае, мы можем сказать, что полная механическая энергия тела (кинетическая + потенциальная) остается постоянной на всем пути движения тела. Математически это можно записать следующим образом:

(1/2) mv1^2 + mgh1 = (1/2) mv2^2 + mgh2,

где m - масса тела, v1 - начальная скорость тела, v2 - конечная скорость тела, g - ускорение свободного падения, h1 - начальная высота, h2 - конечная высота.

В начальный момент времени, когда тело бросают с поверхности земли, вертикальная скорость равна u, а на какой-то высоте скорость становится равной v. Также, на поверхности земли высота равна 0, поэтому начальная высота h1 = 0.

Теперь мы можем записать формулу для конечной высоты h2, используя уравнение движения тела:

v^2 = u^2 + 2gh2,

где v - конечная скорость тела, u - начальная скорость тела, g - ускорение свободного падения.

Теперь подставляем известные значения в нашу систему уравнений:

(1/2) mv1^2 + mgh1 = (1/2) mv2^2 + mgh2,

h1 = 0,

v^2 = u^2 + 2gh2.

Учитывая h1 = 0, наша система уравнений принимает вид:

(1/2) mv1^2 = (1/2) mv2^2 + mgh2,

v^2 = u^2 + 2gh2.

Перейдем к решению системы уравнений:

(1/2) mv1^2 = (1/2) mv2^2 + mgh2,

mv1^2 = mv2^2 + 2mgh2,

v1^2 = v2^2 + 2gh2.

Теперь выразим h2 из первого уравнения:

v1^2 - v2^2 = 2gh2,

h2 = (v1^2 - v2^2) / (2g).

Таким образом, высота h2 над поверхностью земли, на которой скорость тела становится равной v, составляет:

h2 = (u^2 - v^2) / (2g).