Какова будет максимальная высота, на которую будут подниматься камни из горной породы при извержении вулкана, если не учитывать сопротивление воздуха? Дано: начальная скорость выбрасывания U=90 м/с и ускорение свободного падения g=10 м/с^2.
Filipp
Для решения этой задачи мы можем использовать законы движения тела под действием свободного падения. Сначала посмотрим на вертикальное движение камня после его выбрасывания.
Используя уравнение движения \(h = ut + \frac{1}{2}gt^2\), где \(h\) - высота, \(u\) - начальная скорость, \(g\) - ускорение свободного падения, \(t\) - время, мы можем найти высоту, на которой камень будет находиться в определенный момент времени \(t\).
В нашем случае мы хотим найти максимальную высоту, поэтому нам нужно найти момент времени, когда вертикальная скорость камня становится равной нулю. Это происходит в самый верхний момент его движения.
Используя второе уравнение движения \(v = u + gt\), где \(v\) - вертикальная скорость, \(u\) - начальная скорость, \(g\) - ускорение свободного падения и \(t\) - время, мы можем найти время, когда вертикальная скорость станет равной нулю.
Приравняв вертикальную скорость к нулю, получим:
\[0 = u + gt\]
\[gt = -u\]
\[t = -\frac{u}{g}\]
Так как время не может быть отрицательным, то мы можем сделать вывод, что камень достигнет своей максимальной высоты через время \(\frac{u}{g}\).
Подставим это значение времени в уравнение движения:
\[h = u\left(-\frac{u}{g}\right) + \frac{1}{2}g\left(-\frac{u}{g}\right)^2\]
\[h = -\frac{u^2}{g} + \frac{1}{2}\frac{u^2}{g}\]
\[h = -\frac{1}{2}\frac{u^2}{g}\]
Теперь подставим данные, которые нам даны:
\[h = -\frac{1}{2}\frac{(90)^2}{10}\]
\[h = -\frac{1}{2}\frac{8100}{10}\]
\[h = -\frac{1}{2}810\]
\[h = -405\]
Итак, максимальная высота, на которую будут подниматься камни, будет равна -405 метров. Отрицательное значение указывает на то, что камень вернется вниз к точке выбрасывания после достижения своей максимальной высоты. В этом решении мы не учитываем сопротивление воздуха.
Используя уравнение движения \(h = ut + \frac{1}{2}gt^2\), где \(h\) - высота, \(u\) - начальная скорость, \(g\) - ускорение свободного падения, \(t\) - время, мы можем найти высоту, на которой камень будет находиться в определенный момент времени \(t\).
В нашем случае мы хотим найти максимальную высоту, поэтому нам нужно найти момент времени, когда вертикальная скорость камня становится равной нулю. Это происходит в самый верхний момент его движения.
Используя второе уравнение движения \(v = u + gt\), где \(v\) - вертикальная скорость, \(u\) - начальная скорость, \(g\) - ускорение свободного падения и \(t\) - время, мы можем найти время, когда вертикальная скорость станет равной нулю.
Приравняв вертикальную скорость к нулю, получим:
\[0 = u + gt\]
\[gt = -u\]
\[t = -\frac{u}{g}\]
Так как время не может быть отрицательным, то мы можем сделать вывод, что камень достигнет своей максимальной высоты через время \(\frac{u}{g}\).
Подставим это значение времени в уравнение движения:
\[h = u\left(-\frac{u}{g}\right) + \frac{1}{2}g\left(-\frac{u}{g}\right)^2\]
\[h = -\frac{u^2}{g} + \frac{1}{2}\frac{u^2}{g}\]
\[h = -\frac{1}{2}\frac{u^2}{g}\]
Теперь подставим данные, которые нам даны:
\[h = -\frac{1}{2}\frac{(90)^2}{10}\]
\[h = -\frac{1}{2}\frac{8100}{10}\]
\[h = -\frac{1}{2}810\]
\[h = -405\]
Итак, максимальная высота, на которую будут подниматься камни, будет равна -405 метров. Отрицательное значение указывает на то, что камень вернется вниз к точке выбрасывания после достижения своей максимальной высоты. В этом решении мы не учитываем сопротивление воздуха.
Знаешь ответ?