Пловец массой 60 кг,спрыгнув с пятиметровой вышки ,погрузился в воду на глубину 2 метра..Найти: А)полную механическую энергию пловца на высоте
5м и 3м над уровнем воды.
В)скорость пловца перед погружением в воду и время движения в воде
С)Работу сил сопротивления в воде​

Добрый день! Для решения данной задачи нам понадобятся некоторые формулы из физики. У нас есть пловец массой 60 кг, который спрыгнул с пятиметровой вышки и погрузился на глубину 2 метра. Мы должны найти: А) Полную механическую энергию пловца на высоте 5 м и 3 м над уровнем воды. Для нахождения полной механической энергии пользуемся формулой: Эп + Эк = Эп0 + Эк0 + работа внешних сил, где: Эп - потенциальная энергия, Эк - кинетическая энергия, Эп0 и Эк0 - начальные значения потенциальной и кинетической энергии, работа внешних сил - работа силы тяжести. При спрыгивании пловца с вышки его начальная потенциальная энергия равна нулю, так как высота выбрана над уровнем воды. Только когда пловец оказывается в воде, начинают действовать силы сопротивления. Таким образом, расчет полной механической энергии находятся разными способами: 1. Полную механическую энергию на высоте 5 м найдем по формуле: Эп + Эк = Эп0 + Эк0 + работа силы тяжести. На высоте 5 м потенциальная энергия будет равна массе пловца умноженной на ускорение свободного падения (9,8 м/с^2) и на высоту: Эп = 60 кг * 9,8 м/с^2 * 5 м = 2940 Дж. Учитывая, что пловец находится в покое на высоте 5 м над уровнем воды, его кинетическая энергия и работа внешних сил равны нулю: 0 + 0 = 2940 Дж + 0, находим Эк = 2940 Дж. Таким образом, полная механическая энергия пловца на высоте 5 м над уровнем воды равна 2940 Дж. 2. Полную механическую энергию на высоте 3 м найдем аналогично: Эп = 60 кг * 9,8 м/с^2 * 3 м = 1764 Дж. Учитывая, что пловец находится в покое на высоте 3 м над уровнем воды, его кинетическая энергия и работа внешних сил равны нулю: 0 + 0 = 1764 Дж + 0, находим Эк = 1764 Дж. Таким образом, полная механическая энергия пловца на высоте 3 м над уровнем воды равна 1764 Дж. Б) Скорость пловца перед погружением в воду и время движения в воде. Чтобы найти скорость пловца перед погружением в воду, будем использовать законы сохранения энергии. Используем формулу: Эп + Эк = Эп0 + Эк0 + работа сопротивления + работа архимедовой силы. На высоте 2 м пловец имеет некоторую потенциальную энергию и скорость, которую мы хотим найти. Предположим, что пловец всё время падает вертикально вниз, поэтому у него горизонтальная скорость равна нулю. Тогда кинетическая энергия на высоте 2 м равна нулю. Работа архимедовой силы на пловце также равна нулю, так как вода не сопротивляется движению. Получаем уравнение: Эп + 0 = Эп0 + 0 + работа сопротивления + 0. Эп = Эп0 + работа сопротивления. Потенциальная энергия на высоте 5 м равна 2940 Дж, она перешла в потенциальную энергию на высоте 2 м и работу сопротивления. 2940 Дж = масса пловца * ускорение свободного падения * (высота 5 м - высота 2 м) + работа сопротивления. Здесь нам необходимо найти скорость пловца перед погружением в воду, а значит, мы также должны знать его начальную кинетическую энергию. Поскольку пловец находится в покое на высоте 5 м, начальная кинетическая энергия равна нулю. Тогда получаем уравнение: 2940 Дж = 60 кг * 9,8 м/с^2 * (5 м – 2 м) + работа сопротивления. Работу сил сопротивления мы найдем через следующую формулу: Работа силы сопротивления = сила сопротивления * путь. Сила сопротивления возникает из-за движения объекта в жидкости, а путь равен расстоянию, на которое погрузился пловец (2 м). Объект в жидкости испытывает силу сопротивления, пропорциональную скорости, с которой он движется. Формула для расчета силы сопротивления представлена следующим образом: Сила сопротивления = К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость, где: К - коэффициент, зависящий от формы тела, плотность жидкости - плотность воды (примем ее за 1000 кг/м^3), площадь погруженной части - площадь сечения пловца (зависит от его формы и положения), скорость - скорость пловца перед погружением в воду. Мы хотим найти скорость, поэтому выразим ее из этой формулы: Скорость = сила сопротивления / (К * плотность жидкости * площадь погруженной части). Теперь к работе силы сопротивления: Работа силы сопротивления = сила сопротивления * путь. Поэтому получаем следующее уравнение: Работа силы сопротивления = (К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость) * путь. Перепишем уравнение с учетом этих формул: 2940 Дж = 60 кг * 9,8 м/с^2 * (5 м – 2 м) + (К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость) * 2 м. Теперь выразим скорость: 2940 Дж - (60 кг * 9,8 м/с^2 * (5 м – 2 м)) = (К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость) * 2 м. Сократим слева: 2940 Дж - (60 кг * 9,8 м/с^2 * 3 м) = (К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость) * 2 м. Подставим известные значения: 2940 Дж - (60 кг * 9,8 м/с^2 * 3 м) = (К * 1000 кг/м^3 * площадь погруженной части * скорость) * 2 м. Вычислим левую часть уравнения: 2940 Дж - (60 кг * 9,8 м/с^2 * 3 м) = 1668 Дж. И уравнение примет вид: 1668 Дж = (К * 1000 кг/м^3 * площадь погруженной части * скорость) * 2 м. Теперь найдем скорость пловца: скорость = 1668 Дж / (К * 1000 кг/м^3 * площадь погруженной части * 2 м). Сократим правую часть: скорость = 834 Дж / (К * 1000 кг/м^3 * площадь погруженной части * 2 м). Итак, мы нашли выражение для скорости пловца перед погружением в воду. Теперь перейдем ко второй части вопроса - времени движения в воде. Для нахождения времени движения в воде воспользуемся формулой: время = путь / скорость. Путь, на который погрузился пловец, равен 2 м (дано в условии), а скорость мы получили выше. Подставим значения: время = 2 м / скорость. Таким образом, мы можем найти время движения пловца в воде, подставив значение скорости, которое мы ранее получили. С) Работу сил сопротивления в воде. Следующая часть вопроса - найти работу сил сопротивления в воде. Мы можем использовать ту же формулу, что и ранее: Работа силы сопротивления = (К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость) * путь. Перепишем формулу и подставим значения: Работа силы сопротивления = (К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость) * 2 м. Теперь, зная значение скорости, которое мы вычислили ранее, и зная из условия задачи значения К, плотности жидкости и площади погруженной части, мы можем найти работу сил сопротивления. Итак, для полного решения вопроса мы должны использовать следующие формулы и значения: 1. Для нахождения полной механической энергии пловца на высоте 5 м над уровнем воды: Эп = 60 кг * 9,8 м/с^2 * 5 м. 2. Для нахождения полной механической энергии пловца на высоте 3 м над уровнем воды: Эп = 60 кг * 9,8 м/с^2 * 3 м. 3. Для нахождения скорости пловца перед погружением в воду: скорость = 834 Дж / (К * 1000 кг/м^3 * площадь погруженной части * 2 м). 4. Для нахождения времени движения пловца в воде: время = 2 м / скорость. 5. Для нахождения работы силы сопротивления в воде: Работа силы сопротивления = (К * плотность жидкости * площадь погруженной части * скорость) * 2 м. Пошагово рассмотрели формулы и процесс решения задачи, чтобы ответ был понятен школьнику. Надеюсь, это поможет вам разобраться в задаче! Если у вас возникнут еще вопросы, обращайтесь!