Камень массой 200 г брошен вверх под углом к горизонту и достиг в полёте максимальной высоты 20 м.
а)  Чему равен модуль импульса силы тяжести, действующей на камень, за время всего полёта до падения на землю?
б)  Чему равен модуль изменения импульса камня за всё время полёта до падения на землю?
от

1 Ответ

дано:
- масса камня (m) = 200 г = 0.2 кг
- максимальная высота (h) = 20 м
- ускорение свободного падения (g) = 9.81 м/с²

найти:
а) модуль импульса силы тяжести, действующей на камень, за время всего полёта.
б) модуль изменения импульса камня за всё время полёта.

решение:

а) Для нахождения импульса силы тяжести используем формулу:
Импульс (I) = F * t,
где F - сила тяжести, t - время полета.

Сила тяжести:
F = m * g = 0.2 кг * 9.81 м/с² = 1.962 Н.

Теперь найдем время полета. Для этого воспользуемся уравнением движения по вертикали:
h = v0_y * t - (1/2) * g * t²,
где v0_y - начальная вертикальная скорость.

Находим v0_y из уравнения для максимальной высоты:
v0_y = sqrt(2 * g * h) = sqrt(2 * 9.81 м/с² * 20 м) = sqrt(392.4) ≈ 19.8 м/с.

Считаем время подъема до максимальной высоты:
t_up = v0_y / g = 19.8 м/с / 9.81 м/с² ≈ 2.02 с.

Полное время полета:
t_total = 2 * t_up ≈ 2 * 2.02 с ≈ 4.04 с.

Теперь подставляем время в формулу импульса:
I = F * t_total = 1.962 Н * 4.04 с ≈ 7.93 Н·с.

б) Изменение импульса можно найти как разницу между конечным и начальным импульсами.

Начальный импульс (p_initial):
p_initial = m * v0_y = 0.2 кг * 19.8 м/с = 3.96 Н·с.

Конечный импульс (p_final):
Когда камень падает вниз, его конечная скорость равна v_final = sqrt(2 * g * h) ≈ 19.8 м/с (вниз), поэтому:
p_final = m * (-v_final) = 0.2 кг * (-19.8 м/с) = -3.96 Н·с.

Изменение импульса:
delta_p = p_final - p_initial = -3.96 Н·с - 3.96 Н·с = -7.92 Н·с.

ответ:
а) Модуль импульса силы тяжести, действующей на камень, за время всего полёта, равен приблизительно 7.93 Н·с.
б) Модуль изменения импульса камня за всё время полёта равен 7.92 Н·с.
от