Чтобы определить скорость камня через 5 секунд после начала свободного падения с отвесного обрыва, нужно рассмотреть основы кинематики и законов движения под действием силы тяжести.
В условиях свободного падения единственной силой, действующей на камень, является сила тяжести. Мы будем игнорировать сопротивление воздуха для упрощения задачи. Согласно второму закону Ньютона, ускорение, вызванное гравитацией, будет постоянным и равно ( g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2 ).
Начальная скорость камня (( v_0 )) равна нулю, так как он начинает падение из состояния покоя.
Формула для определения скорости объекта, движущегося с постоянным ускорением, выглядит так:
[ v = v_0 + gt ]
Подставим известные значения:
- ( v_0 = 0 \, \text{м/с} ) (начальная скорость)
- ( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 ) (ускорение свободного падения)
- ( t = 5 \, \text{с} ) (время падения)
Теперь подставим эти значения в формулу:
[ v = 0 + 9.8 \times 5 ]
[ v = 49 \, \text{м/с} ]
Таким образом, через 5 секунд после начала падения с отвесного обрыва камень будет иметь скорость ( 49 \, \text{м/с} ).
Для полноты картины можно также рассчитать пройденное расстояние за эти 5 секунд. Формула для перемещения при постоянном ускорении:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2} gt^2 ]
Подставим те же значения:
[ s = 0 \times 5 + \frac{1}{2} \times 9.8 \times 5^2 ]
[ s = \frac{1}{2} \times 9.8 \times 25 ]
[ s = 4.9 \times 25 ]
[ s = 122.5 \, \text{м} ]
Таким образом, за 5 секунд камень пройдет расстояние ( 122.5 \, \text{м} ).
Эти расчеты дают полное представление о кинематике камня в условиях свободного падения.