Каково число, обозначающее высоту, на которую тело поднимается с каната с земли, если оно равноускоренно поднимается вертикально вверх из состояния покоя, с силой сопротивления воздуха 1 Н и с силой натяжения, поднятой на высоту 9 м, при ускорении свободного падения g=10 м/с²?
Вадим
Давайте решим данную задачу. Для начала обратимся к основной физической формуле, описывающей движение тела под действием силы: второму закону Ньютона.
Сила, действующая на тело, равна сумме силы натяжения и силы сопротивления воздуха:
\[F = T - F_{возд}\]
где
\(F\) - сила, равная массе тела, умноженной на ускорение \(a\), учитывая, что \(a\) в данном случае равно модулю ускорения свободного падения \(g\), т.е. \(F = m \cdot g\);
\(T\) - сила натяжения;
\(F_{возд}\) - сила сопротивления воздуха.
На данной высоте движение тела замедлено силой сопротивления воздуха, но натяжение каната позволяет преодолевать это замедление, поэтому сила натяжения должна превосходить силу сопротивления.
Таким образом, мы можем записать уравнение для сил:
\[T - F_{возд} = m \cdot g\]
Заменим \(F_{возд}\) на значение 1 Н:
\[T - 1 = m \cdot g\]
Теперь обратимся к второму закону Ньютона, выраженному через ускорение:
\[F = m \cdot a\]
Преобразуем его, чтобы выразить массу тела:
\[m = \frac{F}{a}\]
Подставим известные значения:
\[m = \frac{T}{g}\]
Теперь мы можем записать уравнение, используя полученные выражения для массы:
\[\frac{T}{g} = T - 1\]
Умножим обе части уравнения на \(g\) и получим:
\[T = g \cdot T - g\]
Теперь выразим силу натяжения:
\[T = \frac{g}{1 - g}\]
Зная силу натяжения, мы можем найти её работу, используя формулу:
\[A = T \cdot h\]
где
\(A\) - работа;
\(T\) - сила натяжения;
\(h\) - высота.
Подставим известные значения:
\[A = \frac{g}{1 - g} \cdot 9\]
Теперь рассчитаем значение:
\[A = \frac{10}{1 - 10} \cdot 9\]
\[A = \frac{10}{-9} \cdot 9\]
\[A = -10\]
Значение работы \(A\) равно -10 Дж.
Так как работа равна произведению силы на перемещение, а сила натяжения направлена вверх, то высота, на которую тело поднялось, равна 10 м.
Сила, действующая на тело, равна сумме силы натяжения и силы сопротивления воздуха:
\[F = T - F_{возд}\]
где
\(F\) - сила, равная массе тела, умноженной на ускорение \(a\), учитывая, что \(a\) в данном случае равно модулю ускорения свободного падения \(g\), т.е. \(F = m \cdot g\);
\(T\) - сила натяжения;
\(F_{возд}\) - сила сопротивления воздуха.
На данной высоте движение тела замедлено силой сопротивления воздуха, но натяжение каната позволяет преодолевать это замедление, поэтому сила натяжения должна превосходить силу сопротивления.
Таким образом, мы можем записать уравнение для сил:
\[T - F_{возд} = m \cdot g\]
Заменим \(F_{возд}\) на значение 1 Н:
\[T - 1 = m \cdot g\]
Теперь обратимся к второму закону Ньютона, выраженному через ускорение:
\[F = m \cdot a\]
Преобразуем его, чтобы выразить массу тела:
\[m = \frac{F}{a}\]
Подставим известные значения:
\[m = \frac{T}{g}\]
Теперь мы можем записать уравнение, используя полученные выражения для массы:
\[\frac{T}{g} = T - 1\]
Умножим обе части уравнения на \(g\) и получим:
\[T = g \cdot T - g\]
Теперь выразим силу натяжения:
\[T = \frac{g}{1 - g}\]
Зная силу натяжения, мы можем найти её работу, используя формулу:
\[A = T \cdot h\]
где
\(A\) - работа;
\(T\) - сила натяжения;
\(h\) - высота.
Подставим известные значения:
\[A = \frac{g}{1 - g} \cdot 9\]
Теперь рассчитаем значение:
\[A = \frac{10}{1 - 10} \cdot 9\]
\[A = \frac{10}{-9} \cdot 9\]
\[A = -10\]
Значение работы \(A\) равно -10 Дж.
Так как работа равна произведению силы на перемещение, а сила натяжения направлена вверх, то высота, на которую тело поднялось, равна 10 м.
Знаешь ответ?