Как найти высоту, с которой падает тело, зная только конечную скорость
В кинематике существует следующая формула: S = (V2 – V02)/ 2 * a, где:
- S — путь, пройденный телом в процессе движения (м).
- V2 – конечная скорость движения (м / с).
- V02 — начальная скорость движения (м / с).
- a — ускорение тела (м / с2).
Формула справедлива как для горизонтального, так и для вертикального движения.
В нашем случае путь, пройденный телом — это высота, с которой падал мяч. Обозначим эту высоту буквой «h». Также нам известно, что мяч падает без начальной скорости, то есть V02 = 0. Ещё следует учесть, что при вертикальном движении, ускорение тела совпадает с ускорением свободного падения: a = g = 9,81 м / с2.
Таким образом, вышеуказанная формула примет следующий вид: h = V2 / 2 * g, где h — необходимое нам значение высоты, с которой падал мяч.
Ищем высоту, с которой падал мяч
Нам известна конечная скорость мяча, то есть скорость перед самым ударом о землю: V = 10 м / с. Подставим это значение в формулу для нахождения высоты:
h = V2 / 2 * g;
h = 102 / 2 * 9,81;
h = 100 / 19,62;
h = 5,1 м.
Ответ: мяч падал с высота, равной 5,1 м.
Скорость, время и высота свободного падения
- Главная
- /
- Физика
- /
- Скорость, время и высота свободного падения
Чтобы посчитать скорость свободного падения, а также время или расстояние (высоту) свободного падения, воспользуйтесь нашим очень удобным онлайн калькулятором:
Онлайн калькулятор
Скорость свободного падения
Если известно время падения
Ускорение свободного падения g =
Время падения
t =
Расстояние h =
0
Скорость свободного падения
V =
0
/
Округление ответа:
Если известно расстояние (высота падения)
Ускорение свободного падения g =
Расстояние h =
Время падения
t =
0
Скорость свободного падения
V =
0
/
Округление ответа:
Расстояние и время свободного падения
Ускорение свободного падения g =
Скорость свободного падения
V =/
Расстояние h =
0
Время падения
t =
0
Округление ответа:
Просто введите данные, и получите ответ.
Стоит обратить внимание, на то, что данный калькулятор не учитывает сопротивление воздуха (атмосферы) и других сил способных повлиять на скорость падения тела, кроме силы тяжести.
Теория
Ускорение свободного падения
Ускорение свободного падения (g) — ускорение, которое придаёт падающему телу сила тяжести. У каждого небесного тела своё значение ускорения свободного падения, например, у планеты Земля оно составляет g = 9,80665 м/с².
Для небесных тел солнечной системы ускорение свободного падения имеет следующие значения:
- Земля – 9,80665 м/с²
- Луна – 1,62 м/с²
- Меркурий – 3,7 м/с²
- Венера – 8,87 м/с²
- Марс – 3,711 м/с²
- Сатурн – 10,44 м/с²
- Юпитер – 24,79 м/с²
- Нептун – 11,15 м/с²
- Уран – 8,87 м/с²
- Плутон – 0,617 м/с²
- Ио – 1,796 м/с²
- Европа – 1,315 м/с²
- Ганимед – 1,428 м/с²
- Каллисто – 1,235 м/с²
- Солнце – 274,0 м/с²
Как найти скорость свободного падения
Скорость свободного падения V можно рассчитать, зная расстояние (высоту) падения h или время падения t.
Зная время падения:
Формула
V = g⋅t
Пример
Для примера, рассчитаем с какой скоростью врежется в землю монета, брошенная из окна небоскрёба, если известно, что она упала за 5 секунд:
V = 9.8 ⋅ 5 = 49 м/с
Монетка ударилась об землю на скорости 49 м/с
Зная высоту падения:
Формула
V = √2⋅h⋅g
Пример
Для примера, определим скорость при ударе об землю ядра скинутого с 100 метровой вышки:
V = √2 ⋅ 100 ⋅ 9.8 = √1960 ≈ 44 м/с
Ядро ударится об землю на скорости 44 м/с
Время свободного падения
Время свободного падения — время, которое потребуется телу для того чтоб упасть на землю под действием силы тяжести. Чтобы рассчитать время свободного падения t необходимо знать высоту падения h или скорость в конце падения V.
Зная высоту падения:
Формула
t = √2h⁄g
Пример
Посчитаем чему будет равно время свободного падения t тела упавшего с высоты h = 100 метров:
t = √2⋅100⁄9.8 = √20.4 ≈ 4.5 с
Время свободного падения данного тела составит 4.5 секунды.
Зная скорость в конце падения:
Формула
t = V⁄g
Пример
Если тело после падения ударилось об землю со скоростью V = 50 м/с, то сколько секунд оно падало?
t = 50 ÷ 9.8 = 5.1 с
Время падения данного тела составило 5.1 секунды.
Высота свободного падения
Высота падения — высота с которой сбросили тело, численно равная расстоянию, которое пролетает тело за время падения. Чтобы рассчитать высоту падения h необходимо знать время падения t или скорость в конце падения V.
Зная время падения:
Формула
h = gt²⁄2
Пример
Для примера определим с какой высоты сбросили тело, если известно, что время его падения составило t = 5с:
h = 9.8 ⋅ 5² ÷ 2 = 122.5 м
Тело сбросили с высоты в 122.5 метров.
Зная скорость в конце падения:
Формула
h = V²⁄2g
Пример
Если тело после падения ударилось об землю со скоростью V = 60 м/с, то с какой высоты оно упало?
h = 60² ÷ 2⋅9.8 = 3600 ÷ 19.6 = 183.67 м
Тело упало с высоты в 183.67 метра.
См. также
t = 4 с.
g = 9,8 м/с^2.
h — ?
V — ?
t1 — ?
t2 — ?
Время подъема мяча t1 и время падения мяча t2 будет одинаковым, поскольку вверх и вниз мяч движется с одинаковым ускорением свободного падения g.
t1 = t2 = t / 2.
t1 = t2 = 4 с / 2 = 2 с.
Найдем высоту подъема мяча h по формуле: h = g * t2^2/2.
h = 9,8 м/с^2 * (2 с) ^2/2 = 19,6 м.
Скорость удара мяча о землю найдем их формулы: h = (V^2 — V0^2 / 2 * g, где V0 — начальная скорость падения мяча с высоты h, V0 = 0 м/с.
V = √ (2 * g * h).
V = √ (2 * 9,8 м/с^2 * 19,6 м) = 19,6 м/с.
Ответ: время подъема мяча t1 = 2 с, время падения мяча t2 = 2 с, высота подъема мяча h = 19,6 м, скорость в момент удара о землю V = 19,6 м/с.
В чем прикол? Решите срочно кому то домашку, да еще и с угрозами. Так и подмывает дать неправильный ответ. А через пару дней исправить. И пусть жалуется в «спортлото», а лучше своему учителю. Почему не умеет считать элементарные задачи:
Поехали:
Вопрос а) Подставляем и считаем. Поскольку с куда чего подставлять очень плохо, а с арифметикой еще хуже, то я получу ответ немножко неожиданный ≈ 0,127 метра
Потому что в условии не оговаривается в чем измеряются величины. Подозреваю, что в дюймах и секундах. А ответ даю в метрах
Вопрос б) Для тех кто считал бы все в метрах, тому было бы классно. Там и считать ничего не нужно. Ответ уже написан ранее. Ну а тут надо поднапрячься и решить квадратное уравнение: получим ≈ 16.45960568421939 секунд
Тут совсем легко. Максимальной высоты мяч достигнет через 2,25 секунды. Почему? Да потому что надо учить графики квадратичной функции в школе.
Ну а дальше опять куда то подставляем, а куда не знаем. И получим снова ответ, посчитав в дюймах и переведя в метры ≈ 0,1285875
Чуть повыше, чем в ответе а) мячик пролетит.
Можете пересылать ученику ответ, пусть порадуется (кстати решал правильно, но в своем измерении)
1. Формулы максимальной высоты и времени за которое тело поднялось на максимальную высоту
h max
— максимальная высота достигнутая телом за время t
Vк — конечная скорость тела на пике, равная нулю
Vн — начальная скорость тела
t — время подъема тела на максимальную высоту h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула максимальной высоты (h max):
Формула времени за которое тело достигло максимальную высоту (t):
2. Формулы скорости, высоты и времени тела брошенного вертикально вверх под воздействием силы тяжести
h — расстояние пройденное телом за время t
Vн — начальная скорость тела
V — скорость тела в момент времени t
t — время подъема за которое тело пролетело расстояние h
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула скорости тела в момент времени t (V):
Формула начальной скорости тела (Vн):
Формулы высоты тела в момент времени t (h):
Формулы времени, за которое тело достигло высоту h (t):
- Подробности
-
Опубликовано: 04 августа 2015
-
Обновлено: 13 августа 2021