سوال ۲۷ کنکور ارشد فیزیک ۱۴۰۳

ضربه در مرحلهٔ صعود

جهت رو به بالا را مثبت می‌گیریم. هنگام صعود، هم وزن و هم مقاومت هوا رو به پایین‌اند. در بیشترین ارتفاع، سرعت صفر است. لازم نیست مقاومت هوا ثابت باشد؛ متوسط زمانی آن، $\bar F_{\mathrm{drag}}$، از ضربهٔ آن تعیین می‌شود.

با حل معادله برای اندازهٔ نیروی متوسط مقاومت هوا داریم

پاسخ گزینهٔ ۱ است. کل نیروی متوسط رو به پایین $4.8\,\mathrm{N}$ است که $4\,\mathrm{N}$ آن وزن است. بدون مقاومت هوا، صعود $v_i/g=3\,\mathrm{s}$ طول می‌کشید؛ زمان مشاهده‌شدهٔ کوتاه‌تر با وجود یک نیروی اضافی رو به پایین سازگار است.

تلهٔ رایج: تغییر تکانه، نیروی متوسط خالص را تعیین می‌کند. برای یافتن مقاومت هوا به‌تنهایی، وزن را از آن کم کنید.