Найдите начальную кинетическую энергию, сообщаемую футболистом футбольному мячу при одиннадцатиметровом штрафном ударе Найдите начальную кинетическую энергию, сообщаемую футболистом футбольному мячу при одиннадцатиметровом штрафном ударе. Масса мяча 0.6 кг; ширина ворот 7.3 м время, затрачиваемое вратарем на реакцию и бросок, не менее 0.5 сек. При достаточно сильном ударе вратарь не успевает достать мяч, направленный в самый угол ворот. Для грубого учета сопротивления воздуха примите, что мяч теряет на своем пути 5% начальной скорости и движется равнозамедленно. Размерами мяча по сравнению с шириной ворот можно пренебречь. Ответ округлите до целого десятка.
Для начала найдем начальную скорость мяча, используя законы движения тела:
Δx = V₀t + (a*t^2)/2,
где Δx = 7.3 м - расстояние от футболиста до ворот, t = 0.5 с - время, затраченное на удар, a = -0.05V₀/t - замедление движения мяча из-за сопротивления воздуха.
Подставляем известные значения и находим начальную скорость мяча:
Для начала найдем начальную скорость мяча, используя законы движения тела:
Δx = V₀t + (a*t^2)/2,
где Δx = 7.3 м - расстояние от футболиста до ворот, t = 0.5 с - время, затраченное на удар, a = -0.05V₀/t - замедление движения мяча из-за сопротивления воздуха.
Подставляем известные значения и находим начальную скорость мяча:
7.3 = V₀0.5 + (-0.05V₀/0.5)(0.5)^2,
7.3 = 0.5V₀ - 0.025V₀,
7.3 = 0.475V₀,
V₀ = 7.3 / 0.475 = 15.368 м/с.
Теперь найдем начальную кинетическую энергию:
K = (mV₀^2)/2,
K = (0.615.368^2)/2,
K ≈ 70.6 Дж.
Ответ: Начальная кинетическая энергия, сообщаемая футболистом мячу при одиннадцатиметровом штрафном ударе, равна 70 Дж.