Для того чтобы определить максимальную высоту, которую может достичь камень, бросаемый вертикально вверх, можно воспользоваться законом сохранения энергии или уравнением кинематики.
При отсутствии сопротивления воздуха вся кинетическая энергия камня в момент броска преобразуется в потенциальную энергию на максимальной высоте.
Кинетическая энергия (Ek) в момент броска: \[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \] где \( m = 0,2 \) кг — масса камня, \( v = 15 \) м/с — начальная скорость.
Потенциальная энергия (Ep) на максимальной высоте: \[ E_p = mgh \] где \( g = 9,81 \) м/с² — ускорение свободного падения, \( h \) — максимальная высота.
На максимальной высоте вся кинетическая энергия преобразуется в потенциальную: \[ E_k = E_p \] Подставим выражения: \[ \frac{1}{2} m v^2 = mgh \]
Можно сократить массу \( m \) с обеих сторон уравнения: \[ \frac{1}{2} v^2 = gh \]
Теперь выразим высоту \( h \): \[ h = \frac{v^2}{2g} \]
Подставим значения: \[ h = \frac{(15)^2}{2 \cdot 9,81} \] \[ h = \frac{225}{19,62} \approx 11,48 \text{ м} \]
Таким образом, максимальная высота, которую может достичь камень, составляет примерно 11,48 метров.