Виконайте кидок невеликого предмету у повітря та зловіть його. Спробуйте визначити початкову швидкість руху предмету

Физика: Падение тела с учетом сопротивления воздуха

Инструкция:

При падении небольшого предмета через воздух возникает сила сопротивления, которая замедляет его движение. Чтобы определить начальную скорость движения и скорость в момент касания руки, мы можем использовать законы движения тела.

1. Измерьте или приблизительно определите высоту, на которую поднялся предмет. Обозначим это значение как h.

2. Используя уравнения движения тела, можем записать следующее:

a) Вертикальное движение:
- Высота: h = Vit - (1/2)gt^2, где Vi - начальная скорость, g - ускорение свободного падения (приближенно 9.8 м/с^2), t - время падения.

b) Горизонтальное движение:
- Расстояние: d = Vixt, где Vix - горизонтальная начальная скорость, t - время падения.
- Расстояние: d = Vix * (h/g)^0.5, так как время падения равно (2h/g)^0.5 по закону сохранения энергии.

3. Используя измеренное или приблизительно определенное значение высоты, исключите из уравнений время падения и найдите значения начальных скоростей (Vi) и горизонтальных начальных скоростей (Vix).

4. Чтобы определить скорость в момент касания руки, можно использовать время падения. Так как время полета в вертикальном направлении равно времени полета в горизонтальном направлении (пренебрегая сопротивлением воздуха), получаем:
- Темп полета: t = (2h/g)^0.5

5. Подставьте найденное значение времени полета в уравнения горизонтального движения, чтобы определить скорость при касании руки (Vix).

Пример:

Высота, на которую поднялся предмет, составляет 10 м. Оцените начальную скорость движения и скорость в момент касания руки.

Решение:

1. h = 10 м.

2. a) Вертикальное движение:
- h = Vit - (1/2)gt^2
- 10 = Vi * t - (1/2) * 9.8 * t^2

b) Горизонтальное движение:
- d = Vix * (h/g)^0.5
- d = Vix * (10/9.8)^0.5

3. Из уравнения горизонтального движения:
- Vix = d / (10/9.8)^0.5

4. Для определения времени полета:
- t = (2h/g)^0.5
- t = (2*10/9.8)^0.5

5. Подставляя полученное значение времени полета в уравнения горизонтального движения:
- Vix = d / t

Совет:

Для лучшего понимания принципов физики движения, рекомендуется изучить основы кинематики и законы, связанные с падением тела. Применение уравнений движения и понимание, как факторы, такие как сопротивление воздуха, влияют на падение тела, помогут вам более глубоко вникнуть в эту тему.

Задание:

Поднять предмет на высоту 5 метров и оценить начальную скорость движения и скорость в момент касания руки. Учтите сопротивление воздуха.