Для решения задачи о шарике, подвешенном на высоте 20 см, и его скорости при прохождении точки равновесия, нам нужно рассмотреть закон сохранения энергии.
Когда шарик находится на высоте 20 см, он обладает потенциальной энергией, которая равна:
\[ PE = mgh \]
где:
- \( m \) — масса шарика (в килограммах),
- \( g \) — ускорение свободного падения (10 м/с² согласно вашей информации),
- \( h \) — высота (0,2 м).
Когда шарик достигает точки равновесия (на уровне 0 см), его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию (KE), которая равна:
\[ KE = \frac{mv^2}{2} \]
где \( v \) — скорость шарика.
Согласно закону сохранения энергии, потенциальная энергия в верхней точке равна кинетической энергии в нижней точке:
\[ mgh = \frac{mv^2}{2} \]
При этом масса \( m \) можно сократить:
\[ gh = \frac{v^2}{2} \]
Теперь подставим значения:
\[ 10 \cdot 0,2 = \frac{v^2}{2} \]
Это упростится до:
\[ 2 = \frac{v^2}{2} \]
Умножим обе стороны на 2:
\[ 4 = v^2 \]
Теперь найдём скорость, извлекая квадратный корень:
\[ v = \sqrt{4} \]
\[ v = 2 \text{ м/с} \]
Таким образом, шарик будет двигаться со скоростью 2 м/с при прохождении точки равновесия.