Мяч бросали с балкона 3 раза с одинаковой начальной скоростью. Первый раз вектор скорости мяча был направлен вертикально вниз, второй раз — вертикально вверх, третий раз — горизонтально. Сопротивлением воздуха пренебречь. Модуль скорости мяча при подлете к земле был
1) больше в первом случае
2) больше в втором случае
3) больше в третьем случае
4) одинаковым во всех случаях
Сопротивлением воздуха можно пренебречь, поэтому полная механическая энергия мяча сохраняется. Начальная энергия мяча зависит только от высоты, на которой он находится, и модуля начальной скорости. Заметим, что от направления начальной скорости начальная энергия не зависит. Поскольку высота броска и начальная скорость броска во всех трех случаях одинаковы кинетическая энергия мяча при подлете к земле одинакова во всех трех случаях, кинетическая энергия рассчитывается по формуле следовательно, модули скорости во всех трех случаях одинаковы.
Ответ: 4.


Здраствуйте, у меня вопрос: А если сопротивлением воздуха все же было, то второй случай оказался бы верным?
Добрый день!
Это сложный вопрос. Я боюсь, что не готов на него так сразу ответить и мне даже кажется, что на него нет однозначного ответа. Обычно силу сопротивления моделируют следующим образом:
, где
— постоянный коэффициент, учитывающий всякие аэродинамические свойства, а
— вектор скорости тела. Для того, чтобы понять, какая будет скорость, нужно решать дифференциальное уравнение, второй закон Ньютона:
. Соответственно, конечная скорость будет зависеть от высоты, на которой бросаются мячи, величины
, начальной скорости. В общем, это уже сложная задача.
Если эту задачу решить с применением законов кинематики, то в первом и втором случае скорость будет больше, чем в третьем (сумма катетов всегда больше гипотенузы). Аналогичный результат получается и для решения этой задачи на основе закона сохранения энергии, если правильно составить уравнения. Вариант решения, предложенный в пояснении, содержит принципиальную ошибку.
Добрый день!
В чем же состоит эта ошибка?