Для решения этой задачи нам необходимо применить законы физики, в частности, законы кинематики. Когда шарик вылетает из детского пружинного пистолета с начальной скоростью ( v = 5 \, \text{м/с} ), он будет двигаться вверх, пока его скорость не станет равной нулю. В этот момент шарик достигнет своей максимальной высоты.
Основное уравнение, которое мы будем использовать, связано с изменением кинетической и потенциальной энергии, но в рамках кинематики это можно выразить формулой для движения с постоянным ускорением (в данном случае - ускорение свободного падения ( g )):
[
v^2 = u^2 + 2as
]
где:
- ( v ) — конечная скорость (в момент наивысшей точки подъема она будет равна 0),
- ( u ) — начальная скорость (в данном случае ( 5 \, \text{м/с} )),
- ( a ) — ускорение (в данном случае ( -g = -9.8 \, \text{м/с}^2 ), так как ускорение направлено вниз),
- ( s ) — максимальная высота, на которую поднимется шарик.
Подставим известные значения в уравнение:
[
0 = 5^2 + 2 \times (-9.8) \times s
]
Решим это уравнение для ( s ):
[
0 = 25 - 19.6s
]
[
19.6s = 25
]
[
s = \frac{25}{19.6}
]
[
s \approx 1.28 \, \text{м}
]
Таким образом, шарик поднимется на высоту примерно 1.28 метра от места вылета.