Задача. Металлическая дробинка, погружаясь в воду, движется с
постоянной скоростью. Найдите работу силы сопротивления воды на
пути S = 20 см. Радиус дробинки r = 3 мм, ее плотность
3 810
кг/м3
.
Плотность воды
3
0 10
кг/м3
. Ускорение свободного падения примите
равным g = 10 м/с2
.
Решение. На дробинку действуют три силы: сила тяжести
mg
,
архимедова сила
FА
и сила вязкого трения
Fтр
(рис.1).
Согласно второму закону Ньютона, при равномерном
движении векторная сумма всех сил равна нулю. В проекции
на вертикальную ось, направленную вверх, имеем
FА Fтр mg 0
. По закону Архимеда
F r g
3
A 0
3
4
. Масса
дробинки
3
3
4
m r
. Следовательно, сила трения
F r ( )g
3
4
0
3
тр
.
Модуль работы силы трения на перемещении S
3
0
3
тр ( ) 1,6 10
3
4
| |
A r gS Дж. Работа силы трения отрицательна, т.к.
направления этой силы и перемещения дробинки противоположны
Объяснение:
По формуле периода математического маятника:
Период
T = 2π·√ (L/g) = 6,28·√ (1,6/10) ≈ 2,5 c
2)
Частота:
ν = 1/T = 1 / 2,5 = 0,4 Гц