Граната массой 2 кг на высоте 10 м разорвалась на два равных осколка. В момент взрыва её скорость была равна 7,5 м/с и была направлена горизонтально. Один из осколков упал под местом взрыва через 2 с после взрыва. Найдите модули и направления скоростей обоих осколков.
Объяснение:
Вычислите средний радиус орбиты геостационарного спутника Земли (орбиту сочтите круговой).
1)
Суточный период вращения Земли:
T = 24·3600 = 86 400 с
Угловая скорость вращения земли:
ω = 2π / T = 2·3,14 / 86400 ≈ 7,27·10⁻⁵ с⁻¹
Масса Земли:
M = 6·10²⁴ кг
2)
По закону всемирного тяготения:
F = G·m·M₃ / r²
Но эта сила является и центростремительной:
F = m·aцс = m·ω²·r
Приравняем:
G·m·M₃ / r² = m·ω²·r
G·M₃ / r² = ω²·r
r³ = G·M₃ / ω²
Радиус геостационарной орбиты:
r = ∛ (G·M₃ / ω²)
r = ∛ (6,67·10⁻¹¹·6·10²⁴ / (7,27·10⁻⁵)² ≈ 42 300 км
Что приблизительно равно
42300 / 6400 ≈ 6,6 земным радиусам
Средняя плотность железного гвоздя больше плотности воды. Следовательно, гвоздь имеет массу больше, чем равное с ним по объему количество воды. Это значит, что выталкивающая сила, действующая на гвоздь меньше, чем сила тяжести, действующая на него же. Вывод - равнодействующая сил направлена вниз, гвоздь тонет.
С кораблем - все наоборот. Он внутри полый, и сделано это специально, в первую очередь для того, чтобы его средняя плотность (по всему объему) была меньше, чем плотность воды. Следовательно, корабль имеет массу меньше, чем равное с ним по объему количество воды. Корабль погружается до тех пор, пока сила тяжести, действующая на него не уравновесится выталкивающей силой. Вывод - равнодействующая сил равна нулю, корабль плывет.
Кстати, если понизить среднюю плотность воды (например, наполнив ее пузырьками воздуха) , то прекрасно плававший до тех пор корабль может "потерять плавучесть" и затонуть.