Tekintsük egy olyan M anyagi pont mozgását, amely csak a gravitáció hatására mozog függőlegesen. A pont kezdeti sebessége vo = 9,81 m/s. Meg kell határozni azt az időt, amely után a pont eléri a maximális magasságát.
Megoldás: Mivel a pont csak a gravitáció hatására mozog, a függőleges sebessége csökkenni fog, ahogy emelkedik. Amikor a pont eléri a maximális magasságát, függőleges sebessége nulla lesz.
A mozgásegyenlet segítségével meghatározhatja, hogy mennyi idő után éri el a pont maximális magasságát:
Δh = vо*t - (g*t^2)/2, ahol Δh a magasságváltozás, vо a kezdeti sebesség, g a gravitáció gyorsulása, t az idő.
Mivel a pont eléri a maximális magasságát, akkor Δh = 0. Ekkor az egyenlet a következő alakot veszi fel:
0 = vо*t - (g*t^2)/2.
A t egyenletet megoldva a következőt kapjuk: t = 2*vo/g.
Az értékeket behelyettesítve a következőt kapjuk: t = 2*9,81/9,81 = 2.
Válasz: 1.
Tekintsük csak az M anyagi pont gravitáció hatására történő függőleges mozgásának problémáját. A pont kezdeti sebessége vo = 9,81 m/s. Meg kell határozni, hogy mennyi idő alatt éri el a pont maximális magasságát.
Mivel a pont csak a gravitáció hatására mozog, a függőleges sebessége csökkenni fog, ahogy emelkedik. Amikor a pont eléri a maximális magasságát, függőleges sebessége nulla lesz.
A mozgásegyenlet megoldásával meghatározhatjuk, hogy mennyi idő után éri el a pont maximális magasságát. A mozgásegyenlet alakja: Δh = vо*t - (g*t^2)/2, ahol Δh a magasságváltozás, vо a kezdeti sebesség, g a nehézségi gyorsulás, t az idő.
Mivel a pont eléri a maximális magasságát, akkor Δh = 0. Ekkor az egyenlet a következőképpen alakul: 0 = vо*t - (g*t^2)/2. A t egyenletet megoldva a következőt kapjuk: t = 2*vo/g.
Az értékeket behelyettesítve a következőt kapjuk: t = 2*9,81/9,81 = 2.
Válasz: 1.
14.3.7. feladat a Kepe O.? gyűjteményéből. annak az időnek a meghatározásából áll, amely után a csak a gravitáció hatására függőlegesen mozgó M anyagi pont eléri maximális magasságát. A pont kezdeti sebessége 9,81 m/s.
A probléma megoldása azzal kezdődik, hogy a pont csak a gravitáció hatására mozog, és a függőleges sebessége csökkenni fog, ahogy emelkedik. Amikor a pont eléri a maximális magasságát, függőleges sebessége nulla lesz. Ezután a mozgásegyenlet segítségével meghatározhatja azt az időt, amely után a pont eléri a maximális magasságát: Δh = vоt - (gt^2)/2, ahol Δh a magasságváltozás, vо a kezdeti sebesség, g a szabadesés gyorsulása, t az idő.
Mivel a pont eléri a maximális magasságát, akkor Δh = 0. Ekkor az egyenlet a következő alakot veszi fel: 0 = vоt - (gt^2)/2. A t egyenletet megoldva azt kapjuk, hogy t = 2vо/g. Az értékeket behelyettesítve a következőt kapjuk: t = 29,81/9,81 = 2.
Tehát az M anyagpont a mozgás megkezdése után 2 másodperccel éri el maximális magasságát. Válasz: 1.
***
A 14.3.7. feladat megoldása a Kepe O.? gyűjteményéből. annak az időnek a meghatározásából áll, amely után egy anyagi pont, amely csak a gravitáció hatására függőlegesen mozog, eléri maximális magasságát. A feladat feltételeiből ismert az M pont kezdeti sebessége, amely 9,81 m/s.
A probléma megoldására használhatja az energiamegmaradás törvényét, amely kimondja, hogy a rendszer mechanikai energiája rugalmatlan veszteségek hiányában állandó marad. Ebben az esetben a rendszer egy anyagi pont, amely csak a gravitáció hatására mozog, így mechanikai energiája egyenlő lesz a potenciális és a mozgási energia összegével.
A legnagyobb magasság nulla kinetikus energiának felel meg, így felírhatjuk az egyenletet:
mgh = (mv^2)/2,
ahol m az anyagi pont tömege, g a nehézségi gyorsulás, h a legnagyobb magasság, v a pont sebessége egy adott mozgási pontban.
Mivel egy anyagi pont csak a gravitáció hatására mozog, a gyorsulása egyenlő lesz g-vel, azaz:
a = g.
Ekkor felírhatjuk az M pont mozgásegyenletét:
h = (v^2)/(2g).
Az M pont kezdeti sebessége ismert, így kifejezhetjük azt az időt, amely után a pont eléri a maximális magasságát:
t = v/g = 9,81/9,81 = 1.
Így a probléma válasza 1 másodperc.
***