Если пренебрегаем сопротивлением воздуха, то можно решить по закону сохранения энергии (ЗСЭ): Eп1 + Ек1 = Еп2 + Ек2, где Eп1 – потенциальная энергия тела в начальный момент времени, Дж; Eк1 – кинетическая энергия тела в начальный момент времени, Дж; Eп2 – потенциальная энергия тела в конечный момент времени, Дж; Eк2 – кинетическая энергия тела в конечный момент времени, Дж. Начальный момент времени: тело на высоте 45 м. Конечный момент времени: прям перед ударом о землю.
Потенциальная энергия Еп = m*g*h (h – высота над землёй). Кинетическая энергия Ек = m*V²/2 (V – скорость тела). И там, и там m – масса тела.
В начальный момент времени тело только отпустили, и у него ещё нет скорости, значит и нет кинетической энергии (Eк1 = 0). В конечный момент времени тело прям на уровне земли, как что нет потенциальной энергии (Eп2 = 0).
Тогда получим ЗСЭ в более простом виде: Eп1 = Ек2, при этом говорят, что вся потенциальная энергия перешла в кинетическую. m*g*h = m*V²/2 2*g*h = V² V² = √(2*g*h) V = √(2 * 10 м/с² * 45 м) V = 30 м/с
Импульс лыжника до начала торможения: p1 = m*V = 70 кг * 10 м/с = 700 кг*м/с Когда лыжник остановился, его импульс стал равен нулю: p2 = 0 кг*м/с Значит за время Δt = 20 c импульс лыжника уменьшился на Δp: Δp = p1 - p2 Δp = 700 кг*м/с
По второму закону Ньютона (в импульсной форме): Δp = F * Δt. То есть изменение импульса лыжника равно произведению тормозящей его силы F на время торможения Δt. F = Δp / Δt F = (700 кг*м/с) / (20 с) F = 35 Н
Решение задачи через ускорение:
Скорость лыжника уменьшилась на ΔV = 10 м/с за Δt = 20 с, значит модуль его ускорения составил: a = ΔV / Δt a = 10 м/с / 20 c = 0,5 м/с²
По второму закону Ньютона такое ускорение вызвано силой F: F = m*a F = 70 кг * 0,5 м/с² F = 35 Н.
Eп1 + Ек1 = Еп2 + Ек2, где
Eп1 – потенциальная энергия тела в начальный момент времени, Дж;
Eк1 – кинетическая энергия тела в начальный момент времени, Дж;
Eп2 – потенциальная энергия тела в конечный момент времени, Дж;
Eк2 – кинетическая энергия тела в конечный момент времени, Дж.
Начальный момент времени: тело на высоте 45 м.
Конечный момент времени: прям перед ударом о землю.
Потенциальная энергия Еп = m*g*h (h – высота над землёй).
Кинетическая энергия Ек = m*V²/2 (V – скорость тела).
И там, и там m – масса тела.
В начальный момент времени тело только отпустили, и у него ещё нет скорости, значит и нет кинетической энергии (Eк1 = 0).
В конечный момент времени тело прям на уровне земли, как что нет потенциальной энергии (Eп2 = 0).
Тогда получим ЗСЭ в более простом виде:
Eп1 = Ек2, при этом говорят, что вся потенциальная энергия перешла в кинетическую.
m*g*h = m*V²/2
2*g*h = V²
V² = √(2*g*h)
V = √(2 * 10 м/с² * 45 м)
V = 30 м/с
Импульс лыжника до начала торможения:
p1 = m*V = 70 кг * 10 м/с = 700 кг*м/с
Когда лыжник остановился, его импульс стал равен нулю:
p2 = 0 кг*м/с
Значит за время Δt = 20 c импульс лыжника уменьшился на Δp:
Δp = p1 - p2
Δp = 700 кг*м/с
По второму закону Ньютона (в импульсной форме):
Δp = F * Δt.
То есть изменение импульса лыжника равно произведению тормозящей его силы F на время торможения Δt.
F = Δp / Δt
F = (700 кг*м/с) / (20 с)
F = 35 Н
Решение задачи через ускорение:
Скорость лыжника уменьшилась на ΔV = 10 м/с за Δt = 20 с, значит модуль его ускорения составил:
a = ΔV / Δt
a = 10 м/с / 20 c = 0,5 м/с²
По второму закону Ньютона такое ускорение вызвано силой F:
F = m*a
F = 70 кг * 0,5 м/с²
F = 35 Н.
ответ: 35 Н.