Звуковые колебания распространяется со скоростью V = 330 м/с в воздухе, плотность которого ρ= 0,0013 г/см3. Амплитуда колебаний А = 3.10-4 см. За t = 2с в ухо человека попадает в среднем энергия W = 3,10-5 Дж, если площадь уха принять равной S =4см2. Определить частоту колебаний. (Среднее значение квадрата синуса за период 1/2).

ответ Если принять ускорение свободного падения g = 10 м/с^2, то можно сразу же сказать, что мальчик падал до поверхности воды равно 1 секунду, поскольку высота, с которой он прыгнул, равна 5 метрам. Эту величину можно получить «строго научно» если использовать формулу для определения длины пройденного пути при равноускоренном движении. S = Vo*t + a*t^2/2.  Но, поскольку начальная скорость мальчика в вертикальном направлении равнялась 0, то    S =  a*t^2/2. Для случая падения, когда ускорение равно g,  путь S =  g*t^2/2. Из этого выражения следует, что t^2 = 2S/g. Подставив известные величины, найдем, что t^2 = 2*5/10 = 1. Таким образом, показано, что время свободного падения с высоты 5 метров равно 1 секунде. Вертикальную скорость, какую за это время наберет мальчик, найдем по формуле Vв = g*t = 10*1 = 10 м/с. Горизонтальная составляющая полной скорости (Vг ) не меняется и равна 6 м/с

Вектор полной скорости в момент касания мальчиком воды найдем по теореме Пифагора Vп^2 = Vг^2 + Vв^2 = 6^2 + 10^2 = 136.  И Vп = 11,66 м/с. Угол между вектором скорости и горизонтом будет равен arctg(Vв/Vг) = arctg(10/6) = 59,4 градуса  

Составим уравнение для пути  s   за последнюю секунду как разность расстояний,  пройденных телом при свободном падении без начальной скорости (υо = 0 ) за время  t   и за время    t   - ∆t  (по условию ∆t= 1 с): s   =  gt2/2   -    g(t  - ∆t)2/2.    (1) из этого уравнения находим  t   : 2s   =  gt2 -  g(t   - ∆t)2,    2s/g   =  t2 -  t2+ 2t∆t   - ∆t2   =>     t   =  s/ g∆t +  ∆t/2. t   =  25 м/ 10 м/с2  ∙1 с   +  1/2   с = 3 с. и подставляем его в формулу    h   =  gt2/2.    (2) вычислим: h   =  10 м/с2∙(3 с)2/2   = 45 м. ответ:   45 м.