На какое расстояние должна опуститься масса 1 кг, чтобы ее кинетическая энергия увеличилась на 100 Дж? На какое расстояние должна опуститься
масса 1 кг, чтобы ее кинетическая энергия увеличилась на 100 Дж? Сколько времени потребуется для этого? Зависят ли ответы на оба вопроса от начальной скорости? Есть ответ от автора книги: Масса должна пролетать 10,2 м независимо от величины начальной скорости. Если движение началось из состояния покоя, то потребуется время t = 1,44 с; в общем случае время полета зависит от начальной скорости. Но я никак не могу понять как прийти к этому, пробовал через стандартное определение кинетической энергии = mv2/2, но так и не понял как вывести расстояние. Может через связь кинетической энергии с работой = интегралFs ds = Kb - Ka
Для решения этой задачи действительно можно использовать связь между изменением кинетической энергии и работой.
Известно, что работа, совершенная гравитационной силой при опускании массы на некоторое расстояние, равна изменению ее кинетической энергии.
Для начала найдем, на какое расстояние масса должна опуститься, чтобы ее кинетическая энергия увеличилась на 100 Дж. Известно, что при опускании массы на расстояние h работа гравитационной силы равна mgh, где m - масса, g - ускорение свободного падения, h - высота изменения. По условию работа равна 100 Дж. Таким образом, mgh = 100.
Теперь найдем время, которое потребуется для этого. Можно воспользоваться законом сохранения энергии: потенциальная энергия, преобразуется в кинетическую. Так как работа равна изменению кинетической энергии, то mgh = mv^2/2. Раскрывая скобки, получим gh = v^2/2. Отсюда v = √(2gh).
Теперь можем найти время t, используя формулу для времени падения тела без начальной скорости: t = √(2h/g).
Теперь подставляем данные: h = 100/(19.8) = 10.2 м, v = √(29.810.2) ≈ 14.1 м/c, t = √(210.2/9.8) ≈ 1.44 с.
Таким образом, масса должна опуститься на 10.2 м, независимо от начальной скорости. Если движение начинается из состояния покоя, то время падения составит 1.44 с.
Для решения этой задачи действительно можно использовать связь между изменением кинетической энергии и работой.
Известно, что работа, совершенная гравитационной силой при опускании массы на некоторое расстояние, равна изменению ее кинетической энергии.
Для начала найдем, на какое расстояние масса должна опуститься, чтобы ее кинетическая энергия увеличилась на 100 Дж. Известно, что при опускании массы на расстояние h работа гравитационной силы равна mgh, где m - масса, g - ускорение свободного падения, h - высота изменения. По условию работа равна 100 Дж. Таким образом, mgh = 100.
Теперь найдем время, которое потребуется для этого. Можно воспользоваться законом сохранения энергии: потенциальная энергия, преобразуется в кинетическую. Так как работа равна изменению кинетической энергии, то mgh = mv^2/2. Раскрывая скобки, получим gh = v^2/2. Отсюда v = √(2gh).
Теперь можем найти время t, используя формулу для времени падения тела без начальной скорости: t = √(2h/g).
Теперь подставляем данные: h = 100/(19.8) = 10.2 м, v = √(29.810.2) ≈ 14.1 м/c, t = √(210.2/9.8) ≈ 1.44 с.
Таким образом, масса должна опуститься на 10.2 м, независимо от начальной скорости. Если движение начинается из состояния покоя, то время падения составит 1.44 с.