Тело массой 500 г падает с ускорением 8 м/с2. Какова средняя сила сопротивления воздуха?

m = 500 г = 0,5 кг.

g = 9,8 м/с^2.

a = 8 м/с^2.

Fсопр - ?

На тело, которое падает, действует 2 силы: сила тяжести m * g, направленная вертикально вниз, и сила сопротивления воздуха Fсопр, направленная в противоположенную сторону движения, вертикально вверх.

Запишем 2 закон Ньютона: m*a = m * g - Fсопр.

Fсопр = m * g - m*a.

Fсопр = m * (g - a).

Fсопр = 0,5 кг * (9,8 м/с^2 - 8 м/с^2) = 0,9 Н.

Ответ: на тело действует сила сопротивления воздуха Fсопр = 0,9 Н.

Нам необходимо определить силу сопротивления воздуха.

Мы знаем, что на тело, падающее с высоты действует две разнонаправленные силы. Данными силами являются:

сила тяжести Fт направленная вертикально вниз; сила сопротивления воздуха Fс направленная против движения тела, то есть вертикально вверх.

Таким образом мы получаем, что сила приложенная к телу будет вычисляться как сумма всех действующих на тело сил.

F = Fт - Fс

Выразим из данной формулы силу сопротивления и получим:

Fс = Fт - F (1)

Сила тяжести

Сила тяжести - это сила действующая на любое тело вблизи поверхности Земли. В нашем случаем имеет вид:

Fт = m * g (2)

где:

m - масса тела; g - ускорение свободного падения. Сила приложенная к телу

Согласно второму закону Ньютона мы знаем, что:

В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки.

И записывается в виде:

F = m * a (3)

где:

m - масса тела; a - ускорение. Найдем силу сопротивления воздуха

Для этого подставим получившиеся формулы (2) и (3) в формулу (1) и получаем, что сила сопротивления воздуха будет находится как:

Fс = Fт - F = m * g - m * a = m * (g - a) (4)

Из условия задачи нам известно, что:

m = 500 г = 0.5 кг - масса падающего тела; a = 8 м/с² - ускорение; g = 9.8 м/с² ≈ 10 м/с² - ускорение свободного падения тела.

Подставим данные значения в полученную формулу (4) и найдем значение силы сопротивления воздуха:

Fс = m * (g - a) = 0.5 * (10 - 8) = 0.5 * 2 = 1 Н

Ответ: Fс = 1 Н