Ένα μπέιζμπολ χτυπάει ευθεία σε μια αρχική ταχύτητα 150 ms. Ποια θα είναι η ταχύτητα όταν χτυπά το έδαφος;

Δείτε πώς μπορείτε να λύσετε αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας τις αρχές της φυσικής:

Κατανόηση του προβλήματος

* Παραμέληση της αντίστασης του αέρα: Θα υποθέσουμε ότι δεν υπάρχει αντίσταση αέρα, η οποία απλοποιεί το πρόβλημα.

* Διατήρηση ενέργειας: Η συνολική μηχανική ενέργεια (δυνητική ενέργεια + κινητική ενέργεια) του μπέιζμπολ παραμένει σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια της πτήσης του.

Λύση

1. Αρχική κινητική ενέργεια: Το μπέιζμπολ ξεκινά μόνο με κινητική ενέργεια:

* Ke₁ =(1/2) * m * v₁2

* Πού:

* Το Ke₁ είναι η αρχική κινητική ενέργεια

* M είναι η μάζα του μπέιζμπολ

* Το V₁ είναι η αρχική ταχύτητα (150 m/s)

2. Τελική κινητική ενέργεια: Όταν η μπάλα χτυπά στο έδαφος, όλη η πιθανή ενέργεια της έχει μετατραπεί πίσω σε κινητική ενέργεια. Δεδομένου ότι η ενέργεια διατηρείται, η τελική κινητική ενέργεια (KE₂) ισούται με την αρχική κινητική ενέργεια (KE₁).

3. Τελική ταχύτητα:

* Ke₂ =(1/2) * m * v₂2

* Δεδομένου ότι ke₁ =ke₂, έχουμε:(1/2) * m * v₁² =(1/2) * m * v₂2

* Παρατηρήστε ότι η μάζα (m) ακυρώνει έξω.

* Επίλυση για V₂ (η τελική ταχύτητα):V₂ =√ (V₁2) =V₁

απάντηση

Η ταχύτητα του μπέιζμπολ όταν χτυπά το έδαφος θα είναι 150 m/s .

Σημαντική σημείωση: Αυτό δεν προϋποθέτει αντίσταση αέρα. Στην πραγματικότητα, η αντίσταση στον αέρα θα επιβραδύνει την μπάλα κάτω, με αποτέλεσμα μια ελαφρώς χαμηλότερη τελική ταχύτητα.