Номер 11, страница 14 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. ТЗ-5. Законы Ньютона - номер 11, страница 14.

Условие.

11. Футболист, ударяя мяч массой 700 г, сообщает ему скорость 15 м/с. Считая продолжительность удара равной 0,02 с, определите силу удара.

Решение.

Дано:

m = 700 г

v = 15 м/с

Δt = 0,02 с

v₀ = 0 м/с

Перевод в систему СИ:

m = 700 г = 0,7 кг

Найти:

F - ?

Решение:

Для определения силы удара воспользуемся вторым законом Ньютона в импульсной форме. Согласно этому закону, импульс силы, действующей на тело, равен изменению импульса этого тела.

Импульс силы равен произведению силы на время ее действия:

$J = F \cdot \Delta t$

Изменение импульса тела равно разности конечного и начального импульсов:

$\Delta p = p - p_0 = m \cdot v - m \cdot v_0$

Приравнивая эти два выражения, получаем:

$F \cdot \Delta t = m \cdot v - m \cdot v_0$

Поскольку до удара мяч находился в состоянии покоя, его начальная скорость $v_0 = 0$. Тогда формула упрощается:

$F \cdot \Delta t = m \cdot v$

Выразим из этой формулы силу удара $\text{F}$:

$F = \frac{m \cdot v}{\Delta t}$

Подставим числовые значения и выполним расчет:

$F = \frac{0,7 \text{ кг} \cdot 15 \text{ м/с}}{0,02 \text{ с}} = \frac{10,5 \text{ кг} \cdot \text{м/с}}{0,02 \text{ с}} = 525 \text{ Н}$

Ответ: сила удара равна 525 Н.