Luftwiderstand und vertikale Geschwindigkeit in Physik Probleme

In der Physik können Sie berechnen, wie die Schwerkraft und Luftwiderstand die vertikale Geschwindigkeit eines fliegenden Objekts beeinflussen. Zum Beispiel, wenn Sie einen Ball in der Luft bleiben für eine gewisse Zeit möchten, können Sie berechnen, wie schnell es, wenn Sie es werfen sich zu bewegen hat.

Hier sind einige der Praxis Fragen, die Sie ausprobieren können.

Übungsfragen

1. Eine Flasche Rakete Feuer gerade nach oben aus dem Boden, 2,8 Sekunden später an der gleichen Stelle landen, von dem sie ins Leben gerufen. Wie lange nach dem Start hat die Rakete ihren höchsten Punkt erreichen, vorausgesetzt, es gibt keinen Widerstand Luft ist?

   Runde Ihre Antwort auf das nächste Zehntel einer Sekunde.

2. Sam wirft einen 1,2-Kilogramm-Billardkugel gerade nach oben in die Luft, wo es zu einem Luftwiderstand ausgesetzt ist, entspricht 10 Prozent seines Gewichts. Wenn der Ball erreicht die Spitze seines Fluges nach 2,7 Sekunden, mit welcher Geschwindigkeit sich Sam werfen den Billardkugel in die Luft?

   Runden Sie Ihre Antwort auf die nächsten Meter pro Sekunde.

Antworten

Im Folgenden sind die Antworten auf die Fragen der Praxis:

1. 1,4 s

   Wenn ein Projektil startet aus und landet auf der gleichen vertikalen Position, erreicht sie ihren Höhepunkt (höchster Punkt) auf halbem Weg durch die Reise - sowohl in Bezug auf horizontalen Distanz und Flugzeit. Daher erreicht die Rakete ihren höchsten Punkt des Fluges nach

   

2. 29 m / s

   Gewicht ist Mundart für Schwerkraft, so dass die Kraft des Luftwiderstandes F_F ist gleich 0,1F_G, woher F_G ist die Schwerkraft. Zeichnen Sie ein Freikörperbild:

   

   Die Reibungskraft F_F (Luftwiderstand) nach unten zeigt, weil die Reibung immer eine Bewegung des Objekts widersetzt, die - auf dem Weg der Ball zum höchsten Punkt - nach oben ist. Verwenden Sie nun die Kraft, Form zweite Newtonsche Gesetz der Billardkugel der Beschleunigung zu berechnen:

   

   Der Scheitel (höchster Punkt) eines Bogens des Projektils ist der Ort, wo die vertikale Geschwindigkeitsänderungen des Projektils aus einem positiven (nach oben) Wert auf einen negativen (nach unten) ein. Daher muss seine vertikale Geschwindigkeit an der Spitze sein 0 Meter pro Sekunde (die einzige Zahl zwischen positiven und negativen). So verwenden Sie die Geschwindigkeits-Zeit-Formel für die Ballanfangsgeschwindigkeit beim Start zu lösen, 2,7 Sekunden vor ihm eine "endgültige" Geschwindigkeit von 0 Metern pro Sekunde: