Женя выбросил с балкона вертикально вниз мяч массой 420 г со скоростью 5 м/с. Какова работа всех равнодействующих сил, действующих на тело, если не учитывать сопротивление воздуха?

Чтобы определить работу равнодействующих сил, действующих на мяч, брошенный Женей, мы воспользуемся принципами физики, а именно законами Ньютона и основными формулами механики.

Сначала рассмотрим начальные условия:

• Масса мяча $m = 420$ г, что равно $0.42$ кг (поскольку 1 кг = 1000 г).
• Начальная скорость $v_0 = 5$ м/с.
• Мяч бросается вертикально вниз, поэтому начальное направление скорости совпадает с направлением действия силы тяжести.

Теперь рассмотрим силы, действующие на мяч:

1. Сила тяжести, которая равна $mg$, где $g$ – ускорение свободного падения (примерно $9.8$ м/с² на Земле).
2. Поскольку сопротивление воздуха не учитывается, других сил в данной задаче нет.

Работа равнодействующих сил в физике определяется как произведение силы, расстояния, на которое она перемещает объект, и косинуса угла между силой и направлением движения. В данном случае, поскольку сила тяжести и направление движения совпадают, угол равен 0°, а косинус 0° равен 1.

Работа $W$ силы тяжести на некотором расстоянии $h$ будет равна $W = mgh$.

Однако, чтобы найти $h$, нам нужно использовать уравнения движения. Начальная кинетическая энергия мяча равна $\frac{1}{2}mv_0^2$, а конечная кинетическая энергия будет равна $\frac{1}{2}mv^2$, где $v$ – скорость мяча в момент удара о землю.

Согласно закону сохранения энергии, изменение кинетической энергии равно работе сил тяжести: $W = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{1}{2}mv_0^2$.

Так как нам неизвестна конечная скорость мяча, мы не можем точно определить работу сил тяжести без этой информации или без знания расстояния $h$. В общем случае работа равнодействующих сил на мяч будет зависеть от высоты падения и начальной скорости мяча.