После потери 20% своей энергии из-за сопротивления воздуха, кинетическая энергия мяча равна 0,8 умножить на 100% или 80% от его исходной кинетической энергии.
Чтобы определить исходную кинетическую энергию мяча перед ударом о землю, мы можем воспользоваться законом сохранения энергии.
Исходная кинетическая энергия мяча до падения равна сумме его потенциальной энергии (из-за высоты) и кинетической энергии. Поскольку потеря 20% энергии произошла за счет сопротивления воздуха, мы можем предположить, что вся потерянная энергия превратилась в тепловую энергию.
Если у нас есть высота с балкона (20 м) и масса мяча (0,2 кг), мы можем использовать формулу:
\(E = mgh + \frac{1}{2}mv^2\)
где: E - полная энергия мяча m - масса мяча (0,2 кг) g - ускорение свободного падения (около 9,81 м/с^2 на поверхности Земли) h - высота с балкона (20 м) v - скорость мяча на момент удара о землю
Сначала найдем скорость мяча на момент удара о землю, используя закон сохранения энергии:
\(mgh = \frac{1}{2}mv^2\)
\(0,2 \times 9,81 \times 20 = \frac{1}{2} \times 0,2 \times v^2\)
\(39,24 = 0,1v^2\)
\(v^2 = \frac{39,24}{0,1}\)
\(v^2 = 392,4\)
\(v = \sqrt{392,4} \approx 19,8 \ м/с\)
Теперь, найдем кинетическую энергию мяча перед ударом о землю, имея скорость:
\(E = \frac{1}{2}mv^2\)
\(E = \frac{1}{2} \times 0,2 \times (19,8)^2\)
\(E = 0,1 \times 392,04\)
\(E ≈ 39,24 \ Дж\)
Поэтому, кинетическая энергия мяча перед ударом о землю составляет приблизительно 39,24 Дж.