問題を理解する
* 空気抵抗の無視: 問題を簡素化する空気抵抗がないと仮定します。
* エネルギーの保存: 野球の総機械エネルギー(ポテンシャルエネルギー +運動エネルギー)は、飛行中ずっと一定のままです。
解決策
1。初期運動エネルギー: 野球は運動エネルギーのみで始まります:
*ke₁=(1/2) * m *v₁²
* どこ:
*ke₁は初期運動エネルギーです
* mは野球の質量です
*v₁は初期速度(150 m/s)です
2。最終運動エネルギー: ボールが地面に当たると、すべてのポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに戻されました。エネルギーは保存されているため、最終的な運動エネルギー(ke₂)は初期運動エネルギー(ke₁)に等しくなります。
3。最終速度:
*ke₂=(1/2) * m *v₂²
*ke₁=ke₂以来、(1/2) * m *v₁²=(1/2) * m *v₂²があります
*質量(m)がキャンセルアウトすることに注意してください。
*v₂(最終速度)の解決:v₂=√(v₁²)=v₁
答え
野球が地面に当たるときの速度は 150 m/s になります 。
重要な注意: これは、空気抵抗を想定していません。実際には、空気抵抗はボールを遅くし、最終速度がわずかに低くなります。