Какую работу совершила сила тяжести, когда тело массой 100 кг падало с высоты 10 м и ударилось о крышу дома, высота
Какую работу совершила сила тяжести, когда тело массой 100 кг падало с высоты 10 м и ударилось о крышу дома, высота которого составляет 3 м? Пожалуйста, распишите подробно.
Pushok 13
Для решения данной задачи нам понадобится использовать некоторые физические законы. Сила тяжести определяется как произведение массы тела на ускорение свободного падения, которое вблизи Земли составляет около 9,8 м/с².Для начала, найдем скорость тела при падении с высоты 10 м. Воспользуемся формулой связи между скоростью, ускорением и временем свободного падения:
где
Подставив известные значения, получим:
Теперь найдем время падения на расстояние 10 м:
Затем определим дополнительную высоту, на которую тело взлетит после отскока от крыши. Так как удар происходит неупруго, то сохраняется полная механическая энергия системы тела и Земли, а именно энергия падения:
где
Подставив известные значения, получим:
Теперь вычислим дополнительную высоту
Раскроем формулу, чтобы найти
Значит, тело поднимется на 10 метров после удара о крышу.
Теперь, чтобы найти работу силы тяжести, нужно рассмотреть два отдельных случая: работу на пути падения до удара о крышу и работу на пути взлета после удара.
1. Работа на пути падения до удара о крышу.
Для вычисления работы
Подставив значения, получим:
2. Работа на пути взлета после удара.
Для вычисления работы
Подставив значения, получим:
Таким образом, общая работа силы тяжести, совершенная на теле при его падении с высоты и ударе о крышу, составляет