Ένας φοιτητής φυσικής ρίχνει ένα softball κατ 'ευθείαν στον αέρα που η μπάλα ήταν για συνολικά 6,16 δευτερόλεπτα πριν πιάσει στην αρχική του θέση;

Εδώ είναι πώς να λύσετε αυτό το πρόβλημα:

Κατανόηση της φυσικής

* Συμμετρία: Τα μονοπάτια προς τα πάνω και προς τα κάτω της μπάλας είναι συμμετρικά. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος που χρειάζεται για να ανεβείτε είναι ίσος με το χρόνο που χρειάζεται για να κατεβείτε.

* Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας: Η μπάλα βιώνει μια σταθερή επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (περίπου 9,8 m/s2) που ενεργεί προς τα κάτω.

Υπολογισμοί

1. Ώρα για έναν τρόπο: Δεδομένου ότι ο συνολικός χρόνος στον αέρα είναι 6,16 δευτερόλεπτα, ο χρόνος για να ταξιδέψει η μπάλα προς τα πάνω (ή κάτω) είναι το μισό από αυτό:

6.16 s / 2 =3.08 s

2. Αρχική ταχύτητα: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακόλουθη κινηματική εξίσωση για να βρούμε την αρχική ταχύτητα (V₀) της μπάλας:

* v =v₀ + at

Οπου:

* V =τελική ταχύτητα (0 m/s στο υψηλότερο σημείο)

* v₀ =αρχική ταχύτητα (αυτό που θέλουμε να βρούμε)

* a =επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (-9,8 m/s²)

* t =χρόνος για να φτάσετε στο υψηλότερο σημείο (3,08 s)

* 0 =V₀ + (-9.8 m/s²) * 3.08 s

* V₀ =30,18 m/s

3. Μέγιστο ύψος: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια άλλη κινηματική εξίσωση για να βρούμε το μέγιστο ύψος (h) που φτάνει η μπάλα:

* h =v₀t + (1/2) at²

* h =(30,18 m/s) * (3,08 s) + (1/2) * (-9,8 m/s2) * (3,08 s) ²

* H =46,5 m (περίπου)

Επομένως:

* Η αρχική ταχύτητα του softball ήταν περίπου 30,18 m/s.

* Το μέγιστο ύψος που έφτασε το σόφτμπολ ήταν περίπου 46,5 μέτρα.