1. Каков коэффициент пропорциональности γ в формуле Fсопр = γr2V2 для сферической свинцовой дробинки, падающей с большой высоты из состояния покоя? Ускорение свободного падения равно 10 м/с2, плотность свинца равна 11350 кг/м3, а установившаяся скорость падения дробинки радиусом 2 мм составляет 50 м/с. Ответ округлите и приведите в Н⋅с2/м4.
Magnitnyy_Magnat
Для начала, давайте посмотрим на заданную формулу \(F_{сопр} = \gamma r^2V^2\), где \(F_{сопр}\) - сила сопротивления, \(\gamma\) - коэффициент пропорциональности, \(r\) - радиус дробинки, \(V\) - скорость падения.
Мы хотим найти значение коэффициента пропорциональности \(\gamma\) для свинцовой дробинки.
Из условия задачи даны следующие значения:
Ускорение свободного падения \(g = 10 \, \text{м/с}^2\),
Плотность свинца \(\rho = 11350 \, \text{кг/м}^3\),
Установившаяся скорость падения дробинки \(V = 50 \, \text{м/с}\),
Радиус дробинки \(r = 2 \, \text{мм} = 0.002 \, \text{м}\).
Для начала, давайте найдем силу сопротивления \(F_{сопр}\). Мы можем использовать закон Ньютона второго закона для вертикального движения:
\[F_{сопр} - F_g = m \cdot a\]
Где \(F_g\) - сила тяжести, которая равна произведению массы на ускорение свободного падения, а \(m\) - масса дробинки, которую мы можем выразить через плотность и объем:
\[m = \rho \cdot V\]
Тогда формула примет следующий вид:
\[F_{сопр} - \rho \cdot V \cdot g = \rho \cdot V \cdot a\]
Однако, при установившейся скорости падения, сила сопротивления и сила тяжести должны быть равны, поэтому выражение упростится до:
\[F_{сопр} = \rho \cdot V \cdot g\]
Подставим известные значения:
\[F_{сопр} = 11350 \, \text{кг/м}^3 \cdot 50 \, \text{м/с} \cdot 10 \, \text{м/с}^2\]
Выполним вычисления:
\[F_{сопр} = 5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2\]
Теперь, рассмотрим формулу для силы сопротивления \(F_{сопр} = \gamma r^2V^2\). Мы можем подставить известные значения и рассчитать коэффициент пропорциональности \(\gamma\):
\(\gamma \cdot (0.002 \, \text{м})^2 \cdot (50 \, \text{м/с})^2 = 5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2\)
Выполняем вычисления:
\(\gamma \cdot 0.000004 \, \text{м}^2 \cdot 2500 \, \text{м}^2/\text{с}^2 = 5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2\)
\(\gamma = \frac{{5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2}}{{0.000004 \, \text{м}^2 \cdot 2500 \, \text{м}^2/\text{с}^2}}\)
Выполняем вычисления:
\(\gamma = 9113978875000 \, \text{кг} \cdot \text{м}^2/\text{с}^2\)
Ответ округляем и приводим в Н·с^2/м^4:
\(\gamma \approx 9.11 \times 10^{12} \, \text{Н} \cdot \text{с}^2/\text{м}^4\)
Таким образом, коэффициент пропорциональности \(\gamma\) в формуле равен примерно \(9.11 \times 10^{12} \, \text{Н} \cdot \text{с}^2/\text{м}^4\).
Мы хотим найти значение коэффициента пропорциональности \(\gamma\) для свинцовой дробинки.
Из условия задачи даны следующие значения:
Ускорение свободного падения \(g = 10 \, \text{м/с}^2\),
Плотность свинца \(\rho = 11350 \, \text{кг/м}^3\),
Установившаяся скорость падения дробинки \(V = 50 \, \text{м/с}\),
Радиус дробинки \(r = 2 \, \text{мм} = 0.002 \, \text{м}\).
Для начала, давайте найдем силу сопротивления \(F_{сопр}\). Мы можем использовать закон Ньютона второго закона для вертикального движения:
\[F_{сопр} - F_g = m \cdot a\]
Где \(F_g\) - сила тяжести, которая равна произведению массы на ускорение свободного падения, а \(m\) - масса дробинки, которую мы можем выразить через плотность и объем:
\[m = \rho \cdot V\]
Тогда формула примет следующий вид:
\[F_{сопр} - \rho \cdot V \cdot g = \rho \cdot V \cdot a\]
Однако, при установившейся скорости падения, сила сопротивления и сила тяжести должны быть равны, поэтому выражение упростится до:
\[F_{сопр} = \rho \cdot V \cdot g\]
Подставим известные значения:
\[F_{сопр} = 11350 \, \text{кг/м}^3 \cdot 50 \, \text{м/с} \cdot 10 \, \text{м/с}^2\]
Выполним вычисления:
\[F_{сопр} = 5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2\]
Теперь, рассмотрим формулу для силы сопротивления \(F_{сопр} = \gamma r^2V^2\). Мы можем подставить известные значения и рассчитать коэффициент пропорциональности \(\gamma\):
\(\gamma \cdot (0.002 \, \text{м})^2 \cdot (50 \, \text{м/с})^2 = 5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2\)
Выполняем вычисления:
\(\gamma \cdot 0.000004 \, \text{м}^2 \cdot 2500 \, \text{м}^2/\text{с}^2 = 5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2\)
\(\gamma = \frac{{5,675 \times 10^6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2}}{{0.000004 \, \text{м}^2 \cdot 2500 \, \text{м}^2/\text{с}^2}}\)
Выполняем вычисления:
\(\gamma = 9113978875000 \, \text{кг} \cdot \text{м}^2/\text{с}^2\)
Ответ округляем и приводим в Н·с^2/м^4:
\(\gamma \approx 9.11 \times 10^{12} \, \text{Н} \cdot \text{с}^2/\text{м}^4\)
Таким образом, коэффициент пропорциональности \(\gamma\) в формуле равен примерно \(9.11 \times 10^{12} \, \text{Н} \cdot \text{с}^2/\text{м}^4\).
Знаешь ответ?