Чтобы рассчитать время, за которое мяч, начавший своё падение без начальной скорости, пройдёт путь 20 метров, мы можем воспользоваться уравнением движения с постоянным ускорением. В данном случае, это свободное падение, где ускорение равно ускорению свободного падения ( g ), которое приблизительно равно ( 9.8 \, \text{м/с}^2 ).
Основное уравнение движения для свободного падения без начальной скорости выглядит следующим образом:
[ s = \frac{1}{2} g t^2 ]
где:
- ( s ) — пройденный путь (в данном случае 20 метров),
- ( g ) — ускорение свободного падения (9.8 м/с²),
- ( t ) — время падения.
Нам нужно найти ( t ). Перепишем уравнение для ( t ):
[ 20 = \frac{1}{2} \times 9.8 \times t^2 ]
Упростим уравнение:
[ 20 = 4.9 t^2 ]
Теперь выразим ( t^2 ):
[ t^2 = \frac{20}{4.9} ]
[ t^2 \approx 4.08 ]
И найдём ( t ):
[ t \approx \sqrt{4.08} ]
[ t \approx 2.02 \, \text{с} ]
Итак, мяч пройдёт путь 20 метров за приблизительно 2.02 секунды.
Этот расчет предполагает, что сопротивление воздуха отсутствует или пренебрежимо мало, что позволяет использовать данное простое уравнение для свободного падения. В реальных условиях сопротивление воздуха может влиять на время падения, особенно если мяч имеет значительную площадь поверхности или падает с большой высоты.