Z wysokości 15 m spada kamień o masie 350g. Z jaką prędkością uderzy w ziemię?.

Odpowiedź :

[tex]Dane:\\v_{o} = 0\\h = 15 \ m\\m = 350 \ g=0,35 \ kg\\g = 10\frac{m}{s^{2}}\\Szukane:\\v = ?[/tex]

Rozwiązanie

Spadek swobodny to ruch ciała puszczonego z pewnej wysokości np. jabłka spadającego z drzewa. Jeżeli zaniedbamy opory powietrza to swobodne spadanie możemy traktować jako ruch jednostajny przyspieszony ze stałym przyspieszeniem ziemskim g, spowodowany przez grawitację.

Na wysokości h: [tex]E_{p} = mgh, \ \ E_{k} = 0[/tex]

Tuż przed zetknięciem z podłożem: [tex]E_{p} = 0, \ \ E_{k} = \frac{mv^{2}}{2}[/tex]

Z zasady  zachowania energii mamy więc równość:

[tex]E_{p} = E_{k}\\\\mgh = \frac{mv^{2}}{2} \ \ \ |:m\\\\gh = \frac{v^{2}}{2} \ \ \ |\cdot 2\\\\v^{2} = 2gh\\\\v = \sqrt{2gh}[/tex]

Podstawiamy wartości liczbowe:

[tex]v = \sqrt{2\cdot10\frac{m}{s^{2}}\cdot15 \ m}\\\\v = \sqrt{300\frac{m^{2}}{s^{2}}}\\\\\boxed{v = 17,32\frac{m}{s}}[/tex]

Odp. Kamień uderzy w ziemię z prędkością v = 17,32 m/s.