Từ một đỉnh tháp cao 20 m, người ta ném thẳng đứng lên cao một hòn đá khối lượng 50 g với vận tốc đầu 18 m/s. Khi rơi chạm mặt đất, vận tốc của hòn đá bằng 20 m/s. Lấy g ≈ 10 m/s2. Xác định công của lực cản do không khí tác dụng lên hòn đá.
Hệ vật gồm hòn đá và Trái Đất. Chọn mặt đất làm gốc tính thế năng, chiều từ mặt đất lớn cao là chiều dương. Do chịu tác dụng của lực cản không khí, nên hệ vật ta xét không cô lập. Trong trường hợp này, độ biến thiên cơ năng của hệ vật có giá trị bằng công của lực cản.
\({W_2} – {W_1} = \left( {{{m{v^2}} \over 2} + mgz} \right) – \left( {{{mv_0^2} \over 2} – mg{z_0}} \right) = {A_c}\)
Suy ra: \({A_c} = {m \over 2}\left( {{v^2} – v_0^2} \right) – mg{z_0}\)
Thay v0 = 18 m/s, z0 = 20 m, v = 20 m/s và z = 0, ta tìm được:
\({A_c} = {{{{50.10}^{ – 3}}} \over 2}\left( {{{20}^2} – {{18}^2}} \right) – {50.10^{ – 3}}.10.20 = – 8,1(J)\)