Тело, свободно падающее с некоторой высоты из состояния покоя, за 1 секунду после начала движения проходит путь, который в 5 раз меньше, чем путь, пройденный за такой же промежуток времени в конце движения. Какое полное время движения этого тела?
Физика 11 класс Свободное падение свободное падение физика 11 класс путь тела время движения законы физики кинематика задачи по физике высота падения Новый
Для решения данной задачи воспользуемся основными уравнениями кинематики для свободного падения. Важно помнить, что тело, свободно падающее, движется с постоянным ускорением, равным ускорению свободного падения (g ≈ 9.81 м/с²).
Обозначим:
Согласно условию задачи, путь, пройденный за первую секунду (s1), равен 1/5 пути, пройденного за последнюю секунду (s2). То есть:
s1 = 1/5 * s2
Теперь найдем выражения для s1 и s2.
1. Путь, пройденный телом за первую секунду:
s1 = (1/2) * g * t1^2, где t1 = 1 секунда.
Подставим t1:
s1 = (1/2) * g * 1^2 = (1/2) * g.
2. Путь, пройденный телом за последнюю секунду:
Для нахождения пути, пройденного за последнюю секунду, используем формулу:
s2 = h(t) - h(t-1),
где h(t) - путь, пройденный за t секунд, а h(t-1) - путь, пройденный за (t-1) секунду.
Путь, пройденный за t секунд:
h(t) = (1/2) * g * t^2.
Путь, пройденный за (t-1) секунду:
h(t-1) = (1/2) * g * (t-1)^2 = (1/2) * g * (t^2 - 2t + 1).
Теперь подставим эти выражения в формулу для s2:
s2 = (1/2) * g * t^2 - (1/2) * g * (t^2 - 2t + 1).
Упростим это выражение:
s2 = (1/2) * g * t^2 - (1/2) * g * t^2 + g * t - (1/2) * g = g * t - (1/2) * g.
Теперь подставим s1 и s2 в уравнение:
(1/2) * g = (1/5) * (g * t - (1/2) * g).
Умножим обе стороны на 10, чтобы избавиться от дробей:
5g = 2(g * t - (1/2) * g).
Раскроем скобки:
5g = 2g * t - g.
Переносим g на левую сторону:
5g + g = 2g * t.
6g = 2g * t.
Теперь делим обе стороны на 2g (при условии, что g не равно нулю):
3 = t.
Таким образом, полное время движения тела составляет:
t = 3 секунды.