Гимнаст падает с высоты h=12 м в упругую сетку. Во сколько раз максимальная сила, действующая на гимнаста со стороны сетки, больше его первоначального веса, если прогиб сетки под действием первоначального веса гимнаста равен 1 м?

Согласно условию под воздействием веса сетка прогибается на глубину x_1
Сила тяжести уравновешивается силой упругости сетки:

mg=kx_1    (1)

k=\frac{mg}{x_1}        (2)

Потенциальная энергия гимнаста на высоте h над сеткой:

W_1=mgh       (3)

Потенциальная энергия  растянутой сетки:

W_2=\frac{kx^2}{2}              (4)

Согласно закону сохранения энергии (3)=(4) и можно записать с учетом значения k из уравнения (1):
mgh=\frac{mgx_2^2}{2x_1}

где Х2 - глубина прогиба сетки при падении гимнаста с высоты 12 метров

x_2=\sqrt{2x_1h}      (5)

Максимальная сила упругости  в случае падения гимнаста:

F=kx_2=\frac{mg*\sqrt{2x_2h}}{x_1}      (6)
Искомая величина:

n=\frac{F}{mg}=\frac{mg\sqrt{2x_1h}}{x_1mg}=\frac{\sqrt{2*1*12}}{1}=4,9





Комментарии

Отправить комментарий

Здесь вы можете оставить ваш комментарий.