На вопрос о том, какое время падения тела с высоты h обычно в качестве ответа приводится формула t=√2hg,(1)известная из школьного учебника физики. В качественном решение задач по физике мы используем именно эту формулу. В этой формуле g=9,8м/с2 — ускорение свободного падения, но в задачах ЕГЭ мы принимаем g=10м/с2. Так проще считать без калькулятора. На этой странице решаются задачи о нахождении времени падения тел с высоты. Сразу оговоримся, сопротивление воздуха не учитываем. То есть ищется время падения на землю без учёта сопротивления.
Задача. Найти время падения тела, брошенного с нулевой начальной скоростью с высоты останкинской телебашни, высота которой равна 500 метров.
Решение
По формуле (1) получаем t=√(2hg)=√(2⋅50010)=√100=10с. Ответ: t=10с.
Если телу сообщить начальную скорость, направленную вниз, то уравнение движения примет видy=h−v0t−gt22. В момент падения на землю y=0, и чтобы определить время падения, придётся решать квадратное уравнениеgt22+v0t−h=0. Найдём дискриминант D=v20+2gh>0.Дискриминант положительный. Тогда время падения равноt=−v0+√Dg=−v0+√v20+2ghg.(2) Дискриминант берётся со знаком “+”, так как время не бывает отрицательным, ибо такова природа времени.
Задача. Найти время падения тела, камня, брошенного с вершины Бурдж-Халифа вниз со скоростью 20 метров в секунду, если высота башни Бурдж-Халифа равна 848 метров.
Решение
Пдставив значения в формулу (2), получим
t=−v0+√v20+2ghg=−20+√202+2⋅10⋅84810=11,17c. Ответ: t=11,17с.
Если телу сообщить начальную скорость, направленную вверх, то уравнение движения примет видy=h+v0t−gt22. В момент падения на землю y=0, поэтому, чтобы определить время падения, придётся решать квадратное уравнениеgt22−v0t−h=0. Дискриминант этого квадратного уравнения также положительныйD=v20+2gh>0. Время падения тела на землюt=v0+√Dg=v0+√v20+2ghg.(3) Здесь мы также взяли дискриминант со знаком “+”, так как время не может быть отрицательным.
Задача. Хуршед подбросил помидор вертикально вверх со скоростью 25 метров в секунду, находясь при этом на балконе девятого этажа, который расположен на высоте 27 метров. Найти время падения помидора на асфальт, если сопротивление воздуха отсутствует.
Решение
По формуле (3) найдём время падения:t=v0+√v20+2ghg=25+√252+2⋅10⋅2710=5,9c. Ответ: Время падения t=5,9с.
Не надо забывать, что ускорение свободного падения на различных планетах различное. Так, например, на Венере оно составляет 8,87 м/с^2 , а на Юпитере 24,79 м/с^2. Ускорение свободного падения определяется формулойg=GMR2.
и как видно зависит от массы планеты M и её радиуса R.
Таким образом и время падения тела на разных планетах будет разным. Помните об этом.
Модифицированное правило Саррюса