普考申論題
107年
[天文] 普通物理學概要
第 一 題
📖 題組:
一個質量為1.0公斤的物體在靜止狀態從距離地面 490 公尺的高處落下,若空氣阻力不計,請計算出以下問題的答案:
一個質量為1.0公斤的物體在靜止狀態從距離地面 490 公尺的高處落下,若空氣阻力不計,請計算出以下問題的答案:
📝 此題為申論題,共 2 小題
小題 (一)
該物體剛到達地面時速度大小為何?(10分)
思路引導 VIP
看到自由落體且不計空氣阻力的題目,應直覺聯想到力學能守恆或等加速度直線運動。為了展現物理觀念的嚴謹性,建議由加速度與速度的微積分關係式出發,積分推導出末速與高度的關係,再代入數值求得答案。
小題 (二)
如果有人在地面接住該物體,並且是用 0.1 秒的時間就讓該物體停住,請問在此情況下該物體的撞擊力是幾牛頓?相當於幾公斤物體的重量?(10分)
思路引導 VIP
看到此題,應先將問題拆解為兩階段:第一階段為『自由落體』,可利用力學能守恆或等加速度運動學公式求出落地瞬間的末速;第二階段為『碰撞緩衝』,利用『衝量-動量定理(Impulse-Momentum Theorem)』計算物體在極短時間內速度歸零所需的平均作用力。