Який вага хлопчика, коли він знаходиться в найнижчій точці траєкторії? Хлопчик має масу 30 кг і гойдається на гойдалці

  • 62
Який вага хлопчика, коли він знаходиться в найнижчій точці траєкторії? Хлопчик має масу 30 кг і гойдається на гойдалці з довжиною підвісу 3 м. У цей момент його швидкість становить 6 м/с.
Радужный_Ураган
52
Щоб визначити вагу хлопчика у найнижчій точці траєкторії, ми можемо використати закон збереження механічної енергії.

Закон збереження механічної енергії стверджує, що сума кінетичної енергії (Ек) та потенційної енергії (Еп) тіла залишається постійною впродовж руху.

У найнижчій точці траєкторії, потенційна енергія досягає мінімуму, а тому кінетична енергія досягає максимуму. Отже, ми можемо записати:

\[Ек = Еп_{\text{мінімальна}}\]

Кінетична енергія (Ек) може бути виражена за формулою:

\[Ек = \frac{1}{2}mv^2\]

де m - маса тіла (в даному випадку, маса хлопчика, 30 кг), v - швидкість тіла.

Таким чином, для знаходження швидкості хлопчика в найнижчій точці, нам потрібно використовувати вираз:

\[Ек = Еп_{\text{мінімальна}}\]

\[Еп_{\text{мінімальна}} = mgh_{\text{мінімальна}}\]

де g - прискорення вільного падіння (приблизно 9.8 м/с²), h - висота над землею (в даному випадку, довжина підвісу гойдалки, 3 м).

Тепер, щоб знайти швидкість хлопчика на найнижчій точці, можемо записати:

\[\frac{1}{2}mv^2 = mgh_{\text{мінімальна}}\]

Очищаємо m, залишаючи формулу для швидкості:

\[v^2 = 2gh_{\text{мінімальна}}\]

\[v = \sqrt{2gh_{\text{мінімальна}}}\]

Підставляючи відомі значення:

\[v = \sqrt{2 \cdot 9.8 \cdot 3}\]

\[v \approx 7.67 \, \text{м/с}\]

Таким чином, швидкість хлопчика в найнижчій точці траєкторії приблизно дорівнює 7.67 м/с. За законом збереження механічної енергії, ця швидкість визначає кінетичну енергію хлопчика. Вагу тіла можна розрахувати, використовуючи формулу:

\[m = \frac{Ек}{\frac{1}{2}v^2}\]

\[m = \frac{\frac{1}{2} \cdot 30 \cdot (7.67)^2}{\frac{1}{2} \cdot (7.67)^2}\]

\[m \approx 30 \, \text{кг}\]

Отже, вага хлопчика у найнижчій точці траєкторії також складає приблизно 30 кг.