Мяч массой 200 г упал на каменный пол со скоростью 5 м/с и отскочил с той же по модулю скоростью. Продолжительность...

Средняя сила давления мяча на пол во время удара равна 100 Н.

Для определения средней силы давления мяча на пол во время удара, можно воспользоваться законом сохранения импульса. Импульс - это величина, равная произведению массы на скорость тела. Согласно закону сохранения импульса, импульс до удара должен быть равен импульсу после удара.

Импульс до удара: p1 = m1 v1 = 0.2 кг 5 м/с = 1 кг * м/с

Импульс после удара: p2 = m2 v2 = 0.2 кг $-5м/с$ = -1 кг * м/с

Поскольку импульсы равны, изменение импульса равно:

Δp = p2 - p1 = -1 кг м/с - 1 кг м/с = -2 кг * м/с

Так как длительность взаимодействия мяча с полом составляет 0,1 секунды, то средняя сила давления на пол определяется как изменение импульса, поделенное на время взаимодействия:

F = Δp / Δt = -2 кг * м/с / 0.1 с = -20 Н

Таким образом, средняя сила давления мяча на пол во время удара равна 20 Н $направленавверх$.

Чтобы найти среднюю силу давления мяча на пол во время удара, нужно воспользоваться вторым законом Ньютона в импульсной форме. Согласно этому закону, изменение импульса тела равно результату действия силы на время, в течение которого она действует:

$F\cdot \mathrm{\Delta }t=\mathrm{\Delta }p$

где:

• $F$ — сила,
• $\mathrm{\Delta }t$ — время взаимодействия,
• $\mathrm{\Delta }p$ — изменение импульса.

Импульс $p$ определяется как произведение массы $m$ на скорость $v$:

$p=m\cdot v$

В данном случае изменение импульса $\mathrm{\Delta }p$ можно найти как разность конечного и начального импульсов. Поскольку мяч отскакивает с той же скоростью, но в противоположном направлении, изменение скорости будет:

[ \Delta v = v{\text{final}} - v{\text{initial}} = -5\,\text{м/с} - 5\,\text{м/с} = -10\,\text{м/с} ]

Масса мяча $m=200\text{г}=0,2\text{кг}$.

Теперь можем найти изменение импульса:

$\mathrm{\Delta }p=m\cdot \mathrm{\Delta }v=0,2\text{кг}\cdot (-10\text{м/с})=-2\text{кг}\cdot \text{м/с}$

Среднюю силу $F$ можно найти, подставив эти значения в уравнение импульсного закона:

$F=\frac{\mathrm{\Delta }p}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{-2\text{кг}\cdot \text{м/с}}{0,1\text{с}}=-20\text{Н}$

Минус в результате указывает на то, что средняя сила направлена в противоположную сторону скорости мяча — то есть вверх, если считать, что положительное направление — это вниз $внаправленииначальнойскоростимяча$. Поэтому модуль средней силы давления на пол равен 20 Н.