PILNE!!!! DUŻO PUNKTÓW Gimnastyk o masie 60 kg trzyma kulę o masie 6 kg, rozpędza się i skacze pod kątem 60° do poziomu z prędkością 6 m/s. W chwili, w której osiąga wysokość maksymalną rzuca kulę poziomo w kierunku przeciwnym do kierunku swego ruchu nadając jej prędkość 3 m/s względem Ziemi. a) Korzystając ze związku między pracą a energią oblicz siłę z jaką nogi gimnastyka wyhamowały jego tułów, jeśli masa jego tułowia stanowi 65% całkowitej masy ciała, a podczas lądowania przysiadł on o 52 cm.
Gdy gimnastyk zaczyna się wznosić stopniowo wytraca swoją prędkość pionową, aż w końcu na maksymalnej wysokości jest ona równa 0. Na maksymalnej wysokości gimnastyk ma tylko poziomą prędkość, czyli : W tym momencie pęd gimnastyka z kulą w ręku wynosi :
Gimnastyk wyrzuca kulę z rąk w kierunku przeciwnym do jego ruchu. Teraz pęd układu jest równy :
Zgodnie z zasadą zachowania pędu:
Obliczyliśmy w ten sposób prędkość gimnastyka po wyrzuceniu kuli. Teraz gimnastyk zacznie spadać i znów nabierze takiej samej prędkości pionowej jak przed wyskokiem. Jego prędkość całkowitą możemy obliczyć z twierdzenia Pitagorasa :
Energia kinetyczna gimnastyka tuż przed upadkiem wynosi :
Energia tułowia :
Zgodnie z podpowiedzą korzystam ze związku pracy i energii :
Odp. Nogi gimnastyka wyhamowały jego tułów siłą 1500 N.
Prędkość pozioma w momencie wyskoku :
Prędkość pionowa w momencie wyskoku :
Gdy gimnastyk zaczyna się wznosić stopniowo wytraca swoją prędkość pionową, aż w końcu na maksymalnej wysokości jest ona równa 0. Na maksymalnej wysokości gimnastyk ma tylko poziomą prędkość, czyli :
W tym momencie pęd gimnastyka z kulą w ręku wynosi :
Gimnastyk wyrzuca kulę z rąk w kierunku przeciwnym do jego ruchu. Teraz pęd układu jest równy :
Zgodnie z zasadą zachowania pędu:
Obliczyliśmy w ten sposób prędkość gimnastyka po wyrzuceniu kuli. Teraz gimnastyk zacznie spadać i znów nabierze takiej samej prędkości pionowej jak przed wyskokiem.
Jego prędkość całkowitą możemy obliczyć z twierdzenia Pitagorasa :
Energia kinetyczna gimnastyka tuż przed upadkiem wynosi :
Energia tułowia :
Zgodnie z podpowiedzą korzystam ze związku pracy i energii :
Odp. Nogi gimnastyka wyhamowały jego tułów siłą 1500 N.