Для решения задачи необходимо использовать уравнения движения тела под действием силы тяжести. Основное уравнение движения в данном случае будет вторым законом Ньютона:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2} g t^2 ]
Здесь:
- ( s ) — высота (в данном случае 2 км или 2000 м),
- ( v_0 ) — начальная скорость (в данном случае 0 м/с),
- ( g ) — ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
- ( t ) — время, которое нам нужно найти.
Поскольку начальная скорость ( v_0 ) равна 0, уравнение упрощается до:
[ s = \frac{1}{2} g t^2 ]
Подставляем известные значения:
[ 2000 = \frac{1}{2} \cdot 9.81 \cdot t^2 ]
Решим это уравнение для ( t ):
[ 2000 = 4.905 \cdot t^2 ]
[ t^2 = \frac{2000}{4.905} ]
[ t^2 \approx 407.74 ]
Теперь извлечем квадратный корень из обеих сторон:
[ t \approx \sqrt{407.74} ]
[ t \approx 20.19 ]
Таким образом, время падения балласта до земли составляет приблизительно 20.19 секунд.
Это решение предполагает, что сопротивление воздуха не оказывает значительного влияния на падение балласта. В реальных условиях сопротивление воздуха может замедлить падение тела, особенно если балласт имеет большую площадь поверхности и небольшой вес. В таком случае время падения будет несколько больше.