Для решения этой задачи необходимо использовать уравнения движения тела при свободном падении. В условиях идеализированного свободного падения предполагается, что сопротивление воздуха отсутствует, и тело движется только под действием силы тяжести. Ускорение свободного падения обычно обозначают как ( g ) и на Земле оно составляет примерно ( 9.81 \, \text{м/с}^2 ).
Уравнение для пути ( s ), пройденного телом в состоянии свободного падения за время ( t ), записывается как:
[
s = \frac{1}{2} g t^2
]
Где:
- ( s ) — пройденный путь (в метрах),
- ( g ) — ускорение свободного падения ((9.81 \, \text{м/с}^2)),
- ( t ) — время падения (в секундах).
В задаче нам дан путь ( s = 20 ) метров, и нужно найти время ( t ).
Подставим известные значения в уравнение:
[
20 = \frac{1}{2} \times 9.81 \times t^2
]
Упростим уравнение:
[
20 = 4.905 \times t^2
]
Теперь выразим ( t^2 ):
[
t^2 = \frac{20}{4.905}
]
Вычислим значение:
[
t^2 \approx 4.077
]
Теперь найдем ( t ), взяв квадратный корень из обеих сторон:
[
t \approx \sqrt{4.077} \approx 2.02
]
Таким образом, время, за которое камень пройдет путь 20 метров при свободном падении, составляет приблизительно ( 2.02 ) секунды.