Водолаз ростом l= 1,51 м стоит на дне водоёма — на глубине h= 2,29 м. Водолаз смотрит вверх, на границу раздела вода—воздух. На каком расстоянии от ступней водолаза находятся камни на дне реки, которые водолаз может увидеть отражёнными от поверхности воды, если показатель преломления воды n=2/√(3) .

Показать ответ

Ответ:

davideblan33

02.10.2021 07:10

ответ: 18 Дж

Объяснение:

Запишем «Дано»:

m = 0,04 кг

v0 = 30 м/с

Полная энергия тела — это сумма кинетической и потенциальной энергий:

Еполн = Ек + Еп

Кинетическая энергия рассчитывается по формуле

Ек = $\frac{mv^{2} }{2}$

Потенциальная энергия — по формуле

Еп = mgh (h — высота, на которой находится тело).

Для вычисления кинетической энергии камня в конце 4й секунды движения нам нужно знать его скорость v в конце 4й секунды. Для нахождения потенциальной энергии нужно знать высоту h, на которой находилось тело в конце 4й секунды.

Сначала найдём скорость v.

Движение брошенного вертикально вверх тела — частный случай прямолинейного равноускоренного движения (в данном случае ускорение а = g, а точнее — -g, так как скорость и ускорение направлены в противоположные стороны (скорость — вверх, ускорение g — вниз)).

Так как движение равноускоренное, скорость в определённый момент времени определяется по формуле

v = v0 + at, где v0 — начальная скорость, а — ускорение, t — время.

В нашем случае формула выглядит так:

v = v0 - gt

Подставим в неё значения:

v = 30 м/с - 10 м/с² * 4 с = -10 м/с.

Знак «минус» в данном случае говорит о том, что скорость тела направлена противоположно начальной — вниз. Значит, за 4 секунды тело преодолело высшую точку полёта и начало падать.

Итак, в конце четвёртой секунды тело имело скорость 10 м/с, направленную вниз. Зная это, можно рассчитать кинетическую энергию тела в конце 4й секунды:

Ек = $\frac{0,04*10^{2} }{2}$ = 2 (Дж)

Теперь найдём высоту h, на которой находился камень в конце 4й секунды.

Уже известно, что к концу 4й секунды камень высшую точку своей траектории и начал падать. Чтобы найти высоту камня в конце 4й секунды, нужно:

- найти высоту высшей точки траектории

- посчитать, за какое время достигнута камнем эта высота, и, вычтя это время из 4х секунд, найти, сколько времени камень падал

- найти расстояние, пройденное камнем за время падения, и вычесть его из максимальной высоты (высшей точки)

Так как движение равноускоренное (с ускорением -g), перемещение камня можно выразить формулой

$S = \frac{v^{2} - v0^{2} }{-2g}$

В высшей точки траектории скорость v равна нулю, значит, перемещение камня до точки траектории:

S = $\frac{-v0^{2} }{-2g} = \frac{-30^{2} }{-2*10}$ = 45 (м)

Так как в начальный момент потенциальная энергия камня была равна нулю, сначала он находился на земле (его масса не равна нулю, g тоже не равно нулю, значит, h = 0). Следовательно, перемещение камня до высшей точки — это высота высшей точки. Высшая точка траектории камня находится на высоте 45 м.

Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении также вычисляется по формуле

$S = \frac{v+v0}{2} t$ (t — время)

В высшей точке траектории v = 0, значит,

S = $\frac{v0*t}{2}$

Выразим t:

t = $\frac{2S}{v0}$

t = $\frac{2*45}{30}$ = 3 (с)

Значит, камеень достиг высшей точки за 3 секунды. Отсюда следует, что падал он 4 - 3 = 1 (секунду).

Снова воспользуемся формулой $S = \frac{v + v0}{2} t$ , чтобы найти перемещение камня за эту секунду падения. Теперь v0 = 0 (камень начинает падать в высшей точке траектории, когда его скорость равна нулю).

S = $\frac{vt}{2} = \frac{10*1}{2}$ = 5 (м)

Значит, в конце 4й секунды камень оказался на 5 м ниже высшей точки траектории — на высоте 45 м - 5 м = 40 м.

Подставим это значение вместо h в формулу потенциальной энергии:

Еп = mgh = 0,04 кг * 10 м/с² * 40 м = 16 Дж.

Итак, в конце 4й секунды движения кинетическая энергия камня равна 2 Дж, а потенциальная — 16 Дж. Тогда его полная энергия равна

Еполн = Ек + Еп = 2 Дж + 16 Дж = 18 Дж.

0,0(0 оценок)

Ответ:

Vyacheslav009

13.11.2021 07:11

1. 20 м

2. 7500 Дж

Объяснение:

1. Движение подброшенного вверх тела — разновидность прямолинейного равноускоренного движения (в данном случае ускорение — g, а точнее, -g, так как скорость тела направлена вверх, а ускорение — противоположно ей, вниз. Так как скорость положительна, ускорение, направленное противоположно ей, отрицательно). Раз движение равноускоренное, перемещение тела можно найти по формуле

$S = \frac{v^{2} - v0^{2} }{2a} = \frac{v^{2} + v0^{2} }{2g}$ (Здесь а — ускорение, оно равно ускорению свободного падения g).

Подставим в эту формулу значения (v0 (начальная скорость) = 20 м/с, v (конечная скорость) = 10 м/с, g = 10 м/с²):

S = $\frac{20^{2} - 10^{2} }{2*10}$ = 15 (м)

Так как тело брошено с высоты 5 м, общая высота, на которой скорость тела равна 10 м/с, составляет

5 м + 15 м = 20 м

ответ: 20 м.

2. Когда плиту поднимают со дна реки, на неё ощутимо действуют три силы: сила F, которую прикладывают для поднятия плиты, — направлена вверх, сила Архимеда (выталкивающая) Fарх — направлена вверх, сила тяжести Fт — направлена вниз. Так как плиту поднимают равномерно, эти три силы компенсируют действие друг друга:

F + Fарх = Fт

Выразим отсюда силу F:

F = Fт - Fарх

Сила тяжести рассчитывается по формуле Fт = mg (где m — масса тела), сила Архимеда вычисляется по формуле Fарх = ρgV (где ρ — плотность жидкости (воды), V — объём тела). Следовательно,

F = mg - ρgV

Из всех величин, необходимых для рассчёта F, нам неизвестна одна — объём плиты V. Его можно вычислить, разделив массу плиты на её плотность (плотность бетона):

V = m / ρ(б) = 500 кг / 4000 кг/м³ = 0,125 м³

Теперь найдём F, подставив в формулу величины:

F = 500 кг*10 м/с² - 1000 кг/м³*10 м/с²*0,125 м³ = 3750 Н

Работа, которую нужно совершить, чтобы поднять плиту со дна реки, рассчитывается по формуле

А = FS (где S — глубина реки)

! вообще формула выглядит как А = FS*cos a, где а — угол между F и S. Здесь F и S сонаправлены, а = 0°, cos a = 1, A = FS*1 = FS. Если формулу с cos a ещё не проходили, нужно сразу использовать формулу без cos a. !

Подставим значения:

А = 3750 Н * 2 м = 7500 Дж

ответ: 7500 Дж

0,0(0 оценок)

Популярные вопросы: Физика