Тело падает с высоты 3 м на песок. Найдите силу, действующую на песок [закрыто]

(Я ДУМАЮ) да, вам нужно будет принять во внимание, что гравитация все еще совершает работу над телом, если вы хотите найти только силу, вызванную только песком. Хотя я могу ошибаться... так как я думаю, что человек, написавший это, хочет, чтобы вы нашли ОБЩУЮ силу, действующую на тело, когда оно находится в песке.

Как бы я подошел к этому вопросу, во-первых: A- предположим, что песок приложил постоянную силу к объекту. Иначе этот вопрос невозможен без знания точного состава материала

Во-вторых, я бы использовал закон сохранения энергии,

мгх= 1/2мв^2

Где

m - масса тела

г 9,81

ч 3

Это кинетическая энергия мяча после того, как он коснется песка.

Затем я бы смоделировал движение мяча следующим образом.

$1/2mv^2 + \int_{0}^{3*10^-2} (F_{s}+F_{g}) dx = 0$

Ака, поскольку мяч движется с некоторой кинетической энергией, песок + сила тяжести будут выполнять отрицательную/положительную работу над телом, заставляя его достигать ке, равного 0, когда он перемещается на 3 см.

Для постоянной силы второй член сводится к$F_{s} * 3*10^-2 + F_{g} * 3*10^-2$

Просто затем переставьте, чтобы найти полную силу$F_{s}$

Теперь мой вопрос в том, правильный ли ответ, потому что, когда тело достигнет поверхности, гравитация все еще будет работать. Итак, мне нужно добавить 9,8 м/с ^ 2 к замедлению.

Это прямое применение принципа работы энергии, который гласит, что чистая работа, совершаемая над объектом, равна изменению его кинетической энергии. Работа, совершаемая песком при остановке тела, равна его средней силе.$F_{ave}$раз водоизмещение$d$песка. Тогда, применяя принцип, где$m$это масса тела и$v$его скорость при ударе,

Но поскольку кинетическая энергия при ударе равна потере гравитационной потенциальной энергии при ударе, мы имеем эквивалентно

Где$h$высота падения без учета смещения песка на 3 см. Вставка данных дает

$F_{ave}$= -9,8 Н

как у вас.

Если вы включаете потерю потенциальной энергии, связанную с проникновением в песок, которую вы называете работой силы тяжести после удара о поверхность, то замените$h+d$для$h$. Или$h$=3,03 м вместо$h$=3 м. Тогда вы получите

$F_{ave}$= -9,898 Н.

Надеюсь это поможет.

The $a$насколько я понимаю, уже включает в себя любой эффект гравитации. Так что не надо добавлять$g$.

Как в воздухе, так и на песке вам нужно ввести в уравнение движения фактическое ускорение.

• В воздухе это ускорение можно измерить как$g$.
• В песке ускорение вычисляется по влиянию окружающей среды. Значение,$a$рассчитывается под действием как сил трения о песок, так и силы тяжести.

Если вы не совсем уверены, то попробуйте повторить расчет, но сделайте это на последнем метре падения перед ударом о песок. Вычислите скорость, которая достигается после первых 2 метров падения, а затем найдите ускорение$a$так же, как указано выше, на последнем метре падения. Если это$a$оказывается равным$a=g$, то гравитация уже была включена. Если это окажется$a=0$, то гравитация не учитывалась и$g$необходимо добавить к результату.

Редактировать:

Как упоминается в комментарии, хотя мой ответ здесь объясняет, что нет причин изменять значение$a$, имейте в виду, что данный текст вопроса требует именно силы, действующей на песок. То, что вы нашли, и есть чистая сила. Итак, чтобы окончательно ответить, вы должны вычесть силу тяжести из чистой силы, чтобы получить только силу на песок.

Сила тяжести, действующая на тело, намного меньше силы, с которой песок действует на тело, поэтому при движении тела по песку можно пренебречь силой тяжести.