дано:
- длина гвоздя l = 0.1 м.
- масса молотка m = 0.5 кг.
- скорость молотка непосредственно перед ударом v = 2 м/с.
найти:
средняя сила трения F_трения при забивании гвоздя.
решение:
1) Находим импульс молотка до удара:
p_до = m * v = 0.5 кг * 2 м/с = 1 кг·м/с.
2) Предположим, что весь импульс молотка передается гвоздю и он останавливается после удара, тогда импульс гвоздя после удара будет равен нулю.
3) Время t, за которое забивается гвоздь, можем выразить через длину гвоздя и скорость:
t = l / v = 0.1 м / 2 м/с = 0.05 с.
4) В процессе забивания гвоздя молоток передает часть своей энергии на преодоление силы трения. Энергия, передаваемая гвоздю от молотка:
E = (1/2) * m * v^2 = (1/2) * 0.5 кг * (2 м/с)^2 = 1 Дж.
5) Работа, совершенная силой трения, равна:
A = F_трения * l.
6) С учетом того, что работа равна изменению энергии, имеем:
F_трения * l = E.
7) Подставим известные значения и найдем силу трения F_трения:
F_трения = E / l = 1 Дж / 0.1 м = 10 Н.
ответ:
Средняя сила трения гвоздя о доску при его забивании составляет 10 Н.