برای حل این سوال، اطلاعات زیر را داریم:
جرم چتر بازی: \( m = 80 \) کیلوگرم
ارتفاع: \( h = 100 \) متر
سرعت نهایی \( v = 4 \) متر بر ثانیه
شتاب گرانش \( g = 10 \) متر بر مجذور ثانیه
### الف) کار نیروی وزن تا رسیدن به زمین
کار نیروی وزن (\(W_g\)) از رابطه زیر به دست میآید:
\[
W_g = mgh
\]
که داریم:
\[
W_g = 80 \times 10 \times 100 = 80000 \text{ ژول}
\]
### ب) کار نیروی مقاومت هوا
طبق پایستگی انرژی مکانیکی و در نظر گرفتن سرعت نهایی، میتوانیم کار نیروی مقاوم را به دست آوریم. انرژی جنبشی نهایی \( K_f \) برابر است با:
\[
K_f = \frac{1}{2} mv^2
\]
که داریم:
\[
K_f = \frac{1}{2} \times 80 \times 4^2 = 640 \text{ ژول}
\]
بنابراین کار نیروی مقاومت هوا (\(W_f\)) از رابطه زیر به دست میآید:
\[
W_f = W_g - K_f
\]
بنابراین داریم:
\[
W_f = 80000 - 640 = 79360 \text{ ژول}
\]
### ج) کار کل انجام شده روی چتر
کار کل (\(W\)) برابر است با تغییر در انرژی جنبشی:
\[
W = K_f - K_i
\]
و چون انرژی جنبشی اولیه صفر است (\( K_i = 0 \)):
\[
W = K_f = 640 \text{ ژول}
\]
پاسخ به صورت زیر است:
الف) 80000 ژول
ب) 79360 ژول
ج) 640 ژول