Чтобы определить потерю энергии шарика за счёт сопротивления воздуха, необходимо рассмотреть его потенциальную и кинетическую энергии.
Потенциальная энергия (PE) на высоте h можно рассчитать по формуле: \[ PE = m \cdot g \cdot h \] где:
- \( m \) — масса шарика в килограммах (200 г = 0.2 кг),
- \( g \) — ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
- \( h \) — высота (3 м).
Подставляем данные: \[ PE = 0.2 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 \cdot 3 \, \text{м} = 5.886 \, \text{Дж} \]
Кинетическая энергия (KE) в момент, когда шарик касается земли, можно сравнить с его начальными значениями. Из условия задачи, начальная кинетическая энергия равна 4.8 Дж.
Для нахождения потери энергии (ΔE) за счёт сопротивления воздуха, можно использовать следующую формулу: \[ \Delta E = PE - KE \]
Подставим найденные значения: \[ \Delta E = 5.886 \, \text{Дж} - 4.8 \, \text{Дж} = 1.086 \, \text{Дж} \]
Таким образом, потеря энергии за счёт сопротивления воздуха составляет приблизительно 1.086 Дж.