Opór powietrza zależy od pola powierzchni prostopadłego do wektora prędkości i prędkości ciała.

2.

R1QLSZjpQIjzf

Talerz powinien być ustawiony pionowo, a więc jego powierzchnie płaskie powinny być skierowane prostopadle do kierunku ruchu.

Policz energię i pęd, jakie miał samochód przed i po przyspieszeniu.

$E_\mathrm{k1}=\frac{900\,\mathrm{kg}\cdot\left(10\,\mathrm{\frac{m}{s}}\right)^2}{2}=45000\,\mathrm{J}$

$E_\mathrm{k2}=\frac{900\,\mathrm{kg}\cdot\left(20\,\mathrm{\frac{m}{s}}\right)^2}{2}=180000\,\mathrm{J}$

$\frac{E_\mathrm{k2}}{E_\mathrm{k1}}=\frac{180000\,\mathrm{J}}{45000\,\mathrm{J}}=4$

$p_\mathrm{1}=900\,\mathrm{kg}\cdot10\,\mathrm{\frac{m}{s}}=9000\,\mathrm{\frac{kg\cdot m}{s}}$

$p_\mathrm{2}=900\,\mathrm{kg}\cdot20\,\mathrm{\frac{m}{s}}=18000\,\mathrm{\frac{kg\cdot m}{s}}$

$\frac{p_\mathrm{2}}{p_\mathrm{1}}=\frac{18000\,\mathrm{\frac{kg\cdot m}{s}}}{9000\,\mathrm{\frac{kg\cdot m}{s}}}=2$

Nastąpi czterokrotny wzrost energii kinetycznej i dwukrotny wzrost pędu.

$54 \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}=15 \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

$500 \mathrm{g}=0,5 \mathrm{kg}$

$p=m\cdot v=0,5\,\mathrm{kg}\cdot15\,\mathrm{\frac{m}{s}}=7,5\,\mathrm{\frac{kg\cdot m}{s}}$

$E=\frac{m\cdot v^2}{2}=\frac{0,5\,\mathrm{kg}\cdot225\,\mathrm{\frac{m^2}{s^2}}}{2}=56,25\,\mathrm{J}$

Początkowa energia potencjalna $E_p$ zostanie zamieniona w najniższym punkcie toru huśtawki na pracę sił tarcia $W_T=0{,}15\cdot E_p$ i energię kinetyczną $E_k$.

$E_p=W_T+E_k$

$mgh=0{,}15\cdot mgh+\frac{mv^2}{2}$

$v=\sqrt{2\cdot 0{,}85\cdot gh}\approx 2{,}9\ \frac{\text{m}}{\text{s}}$

W pierwszym przypadku siła działająca na belkę jest równa jej ciężarowi. W drugim przypadku siła ta musi być większa, gdyż belka porusza się z przyspieszeniem.

Odp. na pytanie c): W obu przypadkach praca dźwigu prowadzi do wzrostu energii mechanicznej belki. W pierwszym przypadku belka porusza się ruchem jednostajnym, co oznacza, że dźwig działa na belkę siłą równą jej ciężarowi. W drugim przypadku, belka porusza się z przyspieszeniem, co oznacza, że dźwig musi działać na belkę siłą większą, niż jej ciężar. Większa siła działająca na tej samej drodze oznacza większą wartość pracy.