Тема . Механика. Динамика и Статика

.03 Движение с переменным ускорением

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#31791

Тело, брошенное с поверхности Земли со скоростью v0  вертикально вверх, к моменту падения потеряло за счет сопротивления воздуха 1%  своей кинетической энергии. Сколько процентов кинетической энергии потеряет к моменту падения это же тело, если его бросить вертикально вверх
со скоростью v0∕2  ? Сила сопротивления пропорциональна k-й  степени скорости тела, где k > 0  .
(Всеросс., 2002, ОЭ, 11)

Источники: Всеросс., 2002, ОЭ, 11

Показать ответ и решение

Как вытекает из условия задачи, сила сопротивления воздуха пренебрежимо мала по сравнению с силой тяжести. Поэтому при вычислении работы силы сопротивления в первом приближении можно считать, что скорость тела на высоте z  равна ∘v2-−-2gz-
   0  . Следовательно, сила сопротивления зависит от высоты z  следующим образом:

          2      k∕2
Fсопр = α(v0 − 2gz) ,

где α  – коэффициент пропорциональности.
Потеря кинетической энергии равна удвоенной работе сил сопротивления воздуха на участке от высоты 0 до высоты v20∕2g  : ΔE  = − 2A  .

Разобьем участок         v20
0 ≤ z ≤ 2g  на большое число N  маленьких участков длиной        v02
Δz =  2gN-  точками      v20 j
zj = 2gN-.  Тогда

      N                     k+2 N
A = α ∑ (v2− 2gzj)k∕2ΔZ  = αv0-- ∑ (1− j∕N )k∕2-1.
      j=1  0                 2g  j=1           N

Следовательно, A ∼ vk+2
     0  .
Таким образом, при уменьшении начальной скорости в 2 раза потери энергии уменьшатся в 2k+ 4  раз, а начальная энергия в 4 раза. Следовательно, при начальной скорости v0∕2  тело потеряет энергию ΔE  = 2−k𝜀E0  , где E0  – начальная энергия, 𝜀  – численный коэффициент.

Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Представлена верная зависимость Fсопр  от высоты z

2

К силам сопротивления правильно применена теорема о кинетической энергии

2

Получено и обосновано соотношение A ∼ vk+2
     0

4

Cделан верный вывод об изменении потенциальной энергии при уменьшении начальной скорости в два раза

2

Максимальный балл

10

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!