Предмет массой 300 г с высоты 25 м падал в течение 2,5 с. Чему равна сила сопротивления воздуха?
от

1 Ответ

дано:  
Масса предмета m = 300 г = 0,3 кг (переведено в СИ)  
Высота h = 25 м  
Время t = 2,5 с  
Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с²  

найти:  
1. Сила сопротивления воздуха F_air = ?  

решение:  
1. Сначала найдем силу тяжести F_gravity, действующую на предмет:
F_gravity = m * g  
F_gravity = 0,3 кг * 9,81 м/с² = 2,943 Н.

2. Теперь найдем скорость предмета V в момент падения через 2,5 секунды. Мы можем использовать уравнение для свободного падения, но так как на тело влияет сила сопротивления, нам нужно учитывать среднее значение скорости при падении:
V = g * t - (1/2) * a_t * t,

где a_t — это ускорение, которое мы найдем позже. Тем не менее, для начала найдем итоговую скорость по формуле:

V = g * t,  
V = 9,81 м/с² * 2,5 с = 24,525 м/с.

3. Теперь, учитывая, что предмет прошел высоту 25 м за 2,5 с, можем рассчитать фактическое ускорение a, используя уравнение движения:
h = V_0 * t + (1/2) * a * t².

Предполагая, что начальная скорость V_0 = 0 (предмет падает из покоя), получаем:
25 = 0 * 2,5 + (1/2) * a * (2,5)²  
25 = (1/2) * a * 6,25  
a = 25 / (3,125)  
a = 8 м/с².

4. Теперь можем найти силу сопротивления воздуха F_air, используя второй закон Ньютона:

Суммарное ускорение a является результатом действия силы тяжести и силы сопротивления воздуха:
F_net = F_gravity - F_air.  
m * a = F_gravity - F_air.

Подставим известные значения:
0,3 кг * 8 м/с² = 2,943 Н - F_air  
2,4 Н = 2,943 Н - F_air  
F_air = 2,943 Н - 2,4 Н  
F_air = 0,543 Н.

ответ:  
Сила сопротивления воздуха F_air = 0,543 Н.
от