Domanda
Una palla di massa 8 kg viene lasciata cadere da un'altezza di 10 m. Qual è la velocità con cui colpisce il suolo?
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In primo luogo, la palla è caduta, significa che la velocità iniziale della palla, u = 0 m/s.
Ora, sorge una domanda, se possiamo usare le equazioni dei movimenti o no. Poiché il moto è uniformemente accelerato, cioè l'accelerazione è costante ( a = -g = -9,8 [math]m/s^2[/math]), quindi, possiamo sicuramente usare le equazioni del moto che faciliteranno il nostro calcolo.
Usando la terza equazione del moto:-
i.e, [v^2 - u^2 = 2*a*s[/math] (I simboli hanno il solito significato).
Qui, u = 0 m/s come già detto sopra,
s = -h (Altezza della palla da terra prima di cadere) = -10 m
a = -g = -9.8 [math]m/s^2[/math] , 'v' è la velocità finale richiesta.
Mettendo tutti i valori nell'equazione, otteniamo,
[math]v^2 - (0)^2 = 2*(-g)*(-h)[/math]
Ovvero, [math]v^2 = 2*(-9.8)*(-10)[/math]
Oppure, [math]v^2 = 196[/math]
Quindi, v = 14 m/s
Quindi, la palla colpirà il terreno con una velocità di 14 m/s.
E sì, la velocità/velocità della massa sarà decisamente indipendente dalla sua massa.
NOTA: Qui, g è negativo perché agisce verso il basso. La nostra direzione di riferimento è verso l'alto. Se g agisse verso l'alto, dobbiamo prenderlo positivo. La stessa logica si applica allo spostamento/altezza della massa.
Primo metodo
Applica semplicemente la terza equazione del moto
v[math]^2[/math]- u[math]^2[/math] = 2as
a= accelerazione
s= spostamento
u=velocità iniziale
v=velocità finale
Se il corpo è in caduta libera sotto gravità allora questa equazione può essere modificata come
v[math]^2[/math]- u[math]^2[/math] = 2gh
h= altezza da cui il corpo è caduto
g=9.8 m/s[math]^2[/math]
Ora vieni alla tua domanda Secondo la tua domanda il corpo viene fatto cadere da un'altezza di 10m quindi possiamo considerare la sua velicità iniziale come zero
h=10m
u=0
g=accelerazione dovuta alla gravità sulla terra che è uguale a 9.8 m/s[math]^2[/math]
Ora metti i valori di { altezza, velocità iniziale e accelerazione dovuta alla gravità nella terza equazione del moto }
i.e
v[math]^2[/math]- u[math]^2[/math] = 2gh
v[math]^2[/math]- 0 = 2×9.8×10
v[math]^2[/math] = 196
v=14m/s
Quindi la velocità con cui colpisce il suolo è 14m/s
Secondo Metodo
Ora questa domanda può essere risolta anche in un altro modo
mgh = 1/2×mv[math]^2[/math]
dove m è la massa del corpo v è la velocità e g è l'accelerazione dovuta alla gravità e h è l'altezza
2gh=v[math]^2[/math]
2×9.8×10 = v[math]^2[/math]
v[math]^2[/math] = 196
v= 14m/s
In qualsiasi modo si risolva non c'è il ruolo della massa qui