Закон сохранения энергии гласит, что сумма потенциальной и кинетической энергии всегда постоянна( так как энергия никуда не исчезает и не берется из ниоткуда). запишим этот закон:
Е=Ек+Еп; Е=(m*v*v)/2+mgh.
в первой ситуации, когда тело находясь на высоте не падает, закон имеет вид:
Е1=(m*0*0)/2+mgh
во второй ситуации на половине пути:
Е2=(m*v*v)/2+mgh/2
по закону сохранения энергии:
Е1=E2
(m*v*v)/2+mgh/2=(m*0*0)/2+mgh; |*2
m*v*v+mgh=2mgh
v*v=(2mgh-mgh)/m
v*v=gh
из полученной записи считаем кинетическую энергию в середине пути:
Е кинетическая= (2кг*10н/кг*15м)/2=150 Н
E потенциальная=2кг*10Н/кг*15 м/2=150Н
Vн начальная скорость 30 м/с
потом тело падает с ускорением g вниз
считаем скорость Vк в момент удара о землю по ф-ле H= (Vк^2-Vн^2)/2g [1]
Vк^2 = 2gH+Vн^2 [2]
потом тело движется равнозамедленно в земле до полной остановки
на глубине h под действием силы сопротивления грунта F=ma [3]
считаем по той же ф-ле [1] только вместо g ставим а ускорение с минусом
Vн.гр =Vк начальная скорость в грунте Vк^2 = 2gH+Vн^2 [2]
Vк.гр конечная скорость в грунте 0 м/с
h= (Vк.гр^2-Vн.гр^2)/2а
подставим Vн.гр ,Vк.гр
2a=(0-2gH-Vн^2)/h
a=(-2gH-Vн^2)/2h
подставляем a в ф-лу [3]
F =ma=m*(-2gH-Vн^2)/2h= 3*(-2*10*99-30^2)/(2*1)= - 4320 H = -4.32 кН
сила F со знаком "-" направлена против движения
