Какова средняя сила удара мяча о пол, если мяч массой 50 г свободно падает с высоты 2 м и подскакивает на высоту

Чтобы решить данную задачу о силе удара мяча о пол, мы можем использовать законы сохранения энергии и применить формулу для средней силы удара. Давайте пошагово разберемся в этом.

Шаг 1: Найдем потенциальную энергию мяча на начальной высоте.
Потенциальная энергия мяча на высоте \(h_1\) равна его массе (\(m\)) умноженной на ускорение свободного падения (\(g\)), умноженное на высоту (\(h_1\)):
\[E_{п1} = m \cdot g \cdot h_1\]

Здесь масса мяча \(m\) равна 50 г (или 0.05 кг), ускорение свободного падения \(g\) - это приближенно 9.8 м/с², а начальная высота \(h_1\) равна 2 м.
Подставляя эти значения, получаем:
\[E_{п1} = 0.05 \cdot 9.8 \cdot 2\]

Шаг 2: Найдем потенциальную энергию мяча на конечной высоте.
Потенциальная энергия мяча на высоте \(h_2\) равна его массе (\(m\)) умноженной на ускорение свободного падения (\(g\)), умноженное на высоту (\(h_2\)):
\[E_{п2} = m \cdot g \cdot h_2\]

Здесь масса мяча \(m\) равна 0.05 кг, ускорение свободного падения \(g\) - это приближенно 9.8 м/с², а конечная высота \(h_2\) равна 1 м.
Подставляя эти значения, получаем:
\[E_{п2} = 0.05 \cdot 9.8 \cdot 1\]

Шаг 3: Найдем изменение потенциальной энергии мяча.
Разность потенциальной энергии между начальной и конечной точкой равна:
\(\Delta E_{п} = E_{п2} - E_{п1}\)

Подставляя значения, получаем:
\(\Delta E_{п} = 0.05 \cdot 9.8 \cdot 1 - 0.05 \cdot 9.8 \cdot 2\)

Шаг 4: Вычислим среднюю силу удара.
Средняя сила удара (\(F\)) равна изменению потенциальной энергии (\(\Delta E_{п}\)) деленному на время воздействия удара (\(\Delta t\)):
\[F = \frac{{\Delta E_{п}}}{{\Delta t}}\]

Здесь изменение потенциальной энергии \(\Delta E_{п}\) равно \(\Delta E_{п} = 0.05 \cdot 9.8 \cdot 1 - 0.05 \cdot 9.8 \cdot 2\), а время воздействия удара \(\Delta t\) равно 0.02 сек.
Подставляя значения, получаем:
\[F = \frac{{0.05 \cdot 9.8 \cdot 1 - 0.05 \cdot 9.8 \cdot 2}}{{0.02}}\]

Вычисляя это выражение, получаем среднюю силу удара мяча о пол.

Обратите внимание, что значения даны в системе СИ и масса задана в килограммах. Результат будет представлен в ньютонах (Н). Также стоит отметить, что этот ответ общий для любого школьника, который знаком с основами физики. Все используемые значения были взяты округленными для удобства вычислений, но с точки зрения физики это приближение, а не точное значение.