Закон сохранения энергии:
кинетическая энергия мяча + работа силы трения = 0, т.е
Е + А = 0
Е = (m(мяча) ·V² )/ 2
A = F(трения) · S ·cos180° = μ · N · S · (-1) = - μ ·(m(человека) + m(мяча)) · g · S
(m(мяча) ·V² )/ 2 - μ ·(m(человека) + m(мяча)) · g · S = 0
(m(мяча) ·V² )/ 2 = μ ·(m(человека) + m(мяча)) · g · S
S = ((m(мяча) ·V² )/ 2) / μ ·(m(человека) + m(мяча)) · g
Осталось только рассчитать.
(Не забывайте об основных единицах измерения физических величин)
АВ снизу вверх, СД свеху вниз (правило буравчика)
V1/T1=V2/T2
V1=0.12 м^3
V2=0.2 м^3
T2=500 K
T1=(V1*T2)/V2=(0.12*500)/0.2=300 K
A=m/M *R*(T2-T1)
Здесь нужна молярная маса воздуха она должна быть даной в задаче.
Молярная маса воздуха примерно 0,29 кг/моль.
Подставляем
А=0.58/0.29 *8.31*200=3324 Дж
Определим время с момента броска второго камня, спустя которое камни столкнутся.
Первый камень к моменту броска второго улетел на высоту
h₀ = v₀²/2g (0,8 м)
В системе отсчёта камней они движутся равномерно и прямолинейно с относительной скоростью v₀ начиная движение на расстоянии h₀, значит встретятся спустя
t₀ = h₀/v₀ = v₀²/2gv₀ = v₀/2g (0,2 с)
Первый камень за это время будет на высоте
h =v₀t₀ - gt₀²/2 = v₀v₀/2g - gv₀²/4g²2 = v₀²/2g - v₀²/8g = 3v₀²/8g
Второй камень, кстати, будет на той же высоте:
h =h₀ - gt₀²/2 = v₀²/2g - gv₀²/4g²2 = v₀²/2g - v₀²/8g = 3v₀²/8g
что доказывает правильность определённого выше времени.
Таким образом при v₀ = 4 м/сек
h = 3*16/8*10 = 0,6 м