Ένα μπέιζμπολ χτυπάει ευθεία σε μια αρχική ταχύτητα 150 μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Ποια θα είναι η ταχύτητα όταν χτυπά το έδαφος;
Κατανόηση των εννοιών
* Διατήρηση ενέργειας: Η συνολική μηχανική ενέργεια του μπέιζμπολ (δυνητική ενέργεια + κινητική ενέργεια) παραμένει σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια της πτήσης της, παραμένει η αντίσταση στον αέρα.
* Πιθανή ενέργεια: Αυτή είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα αντικείμενο λόγω της θέσης του. Για το μπέιζμπολ, η πιθανή ενέργεια είναι υψηλότερη στο αποκορύφωμά της και το χαμηλότερο στο έδαφος.
* Κινητική ενέργεια: Αυτή είναι η ενέργεια της κίνησης. Είναι υψηλότερο όταν το μπέιζμπολ κινείται ταχύτερα (στην αρχή και λίγο πριν χτυπήσει το έδαφος).
Η λύση
1. Παραβλέποντας την αντίσταση στον αέρα: Θα υποθέσουμε ότι η αντίσταση στον αέρα είναι αμελητέα για αυτό το πρόβλημα. Αυτό απλοποιεί σημαντικά τον υπολογισμό.
2. στο υψηλότερο σημείο: Στο υψηλότερο σημείο του μπέιζμπολ, η ταχύτητά του είναι στιγμιαία μηδενική (σταματά πριν πέσει πίσω). Όλη η αρχική κινητική ενέργεια της έχει μετατραπεί σε δυνητική ενέργεια.
3. Επιστροφή στο έδαφος: Καθώς πέφτει το μπέιζμπολ, η πιθανή ενέργεια μετατρέπεται πίσω σε κινητική ενέργεια. Δεδομένου ότι η ενέργεια διατηρείται, η κινητική ενέργεια στο έδαφος θα είναι ίση με την αρχική κινητική ενέργεια.
4. ίδια ταχύτητα, αντίθετη κατεύθυνση: Επειδή η κινητική ενέργεια του μπέιζμπολ είναι η ίδια στην αρχή και στο τέλος, η ταχύτητά του θα είναι επίσης η ίδια. Ωστόσο, η κατεύθυνση θα αντιστραφεί.
Επομένως, η ταχύτητα του μπέιζμπολ όταν χτυπά το έδαφος θα είναι 150 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
