В данной части вам необходимо описать движение тела, брошенного вертикально вверх, в не совсем обычной системе координат. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.
Небольшой шарик брошен вертикально вверх с начальной скоростью . Обозначим максимальную высоту подъема шарика . Введем ось координат , направленную вертикально вниз, начало отсчета которой совпадает с максимальной высотой подъема. Далее под скоростью и ускорением подразумеваются проекции скорости и ускорения шарика на ось .
Часть 1. Бросок
В данной части вам необходимо описать движение тела, брошенного вертикально вверх, в не совсем обычной системе координат. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.
Небольшой шарик брошен вертикально вверх с начальной скоростью . Обозначим максимальную высоту подъема шарика . Введем ось координат , направленную вертикально вниз, начало отсчета которой совпадает с максимальной высотой подъема. Далее под скоростью и ускорением подразумеваются проекции скорости и ускорения шарика на ось .
1.1 Выразите максимальную высоту подъема шарика через начальную скорость и ускорение свободного падения .
1.2 Чему равны проекции ускорения и начальной скорости шарика на ось - , ?
1.3 Найдите зависимость скорости шарика от координаты - .
1.4 Найдите зависимость координаты шарика от времени . В качестве параметров этой функции используйте только начальную скорость и ускорение свободного падения .
1.5 Постройте схематический график зависимости . Укажите характерные точки этого графика.
Обозначим («время полуподъема») - время, за которое шарик поднимается на высоту , равную половине максимальной высоты. Это время может быть выражено через максимальную высоту подъема и ускорение свободного падения следующим образом:
где - некоторый безразмерный численный коэффициент, - постоянные показатель степеней.
1.6 Найдите значения показателей степеней в формуле (1).
1.7 Рассчитайте численное значение коэффициента в формуле (1).
Часть 2. Дырявый сосуд
В данной части задачи вам необходимо описать процесс вытекания жидкости из сосуда, в стенке которого имеется небольшое отверстие. В боковой стенке вертикального цилиндрического сосуда с диаметром поперечного сечения проделали малое круглое отверстие диаметра вблизи дна сосуда. Обозначим отношение этих диаметров
В сосуд наливают воду. Уровень воды в сосуде отсчитывается от середины отверстия. Ось направлена вертикально вверх. Считайте, что диаметр отверстия значительно меньше высоты уровня воды в сосуде . Обозначим скорость вытекания воды из отверстия , скорость опускания уровня воды в сосуде . Вязкостью воды следует пренебречь, в этом приближении сохраняется механическая энергия воды, т.е. тепловых потерь нет.
2.1 Найдите зависимость скорости вытекания воды из отверстия от высоты уровня воды в сосуде .
2.2 Найдите зависимость проекции на ось скорости опускания от высоты уровня . В качестве параметров этой функции используйте только ускорение свободного падения и отношение диаметров .
2.3 Чему равно ускорение, с которым опускается уровень воды в сосуде ?
2.4 Найдите зависимость высоты уровня воды в сосуде от времени . При высота уровня воды в сосуде равна . В качестве параметров функции используйте величины .
2.5 Найдите через, какое время уровень воды в сосуде уменьшится в два раза.
2.6 Рассчитайте численное значение времени «полувытекания» , если см, , мс.