1. Мяч массой 200 г бросили вниз с высоты 3 м с начальной скоростью 5 м/с. Определите, на какую высоту подпрыгнет мяч после упрогого удара о землю. 2. Определите какой объем занимает углекислый наз С0₂ массой 200 г при давление 2 · 10⁵

Вопрос школьника по предмету Физика

1. Мяч массой 200 г бросили вниз с высоты 3 м с начальной скоростью 5 м/с. Определите, на какую высоту подпрыгнет мяч после упрогого удара о землю.
2. Определите какой объем занимает углекислый наз С0₂ массой 200 г при давление 2 · 10⁵

Ответ учителя по предмету Физика

1) Если пренебречь сопротивлением воздуха, то мяч подпрыгнет на такую высоту h, где его потенциальная энергия E1=m*g*h  (где m — масса мяча) будет равна кинетической энергии мяча E2=m*v²/2 в момент удара о Землю (v — скорость мяча в этот момент), Скорость мяча v=v0+g*t, где v0=5 м/с — начальная скорость. Тогда v(t)=5+g*t м/с. Проходимый мячом путь s(t)=v0*t+g*t²/2. Принимая g≈10 v/c², получаем  s(t)=5*t+5*t² м. Из условия 5*t²+5*t=3 находим время падения мяча t=(√85-5)/10≈0,42 с. Тогда скорость v≈5+10*0,42=9,2 м/с. Из равенства E1=E2  следует уравнение m*g*h=m*v²/2, или — по сокращении на m — равенство g*h=v²/2. Отсюда h=v²/(2*g)≈4,2 м. Ответ: v≈4,2 м.

2) Считая СО₂ идеальным газом, применим к нему уравнение Менделеева-Клапейрона: p*V=m*R*T/μ. Для CO₂ молярная масса μ=0,044 кг/моль, и тогда V=m*R*T/(μ*p)≈0,2*8,31*T/(0,044*200000)≈0,0002*T =0,0002*300=0,06 м³. Ответ: V≈0,06 м³.