Полная механическая энергия самолёта включает в себя как кинетическую, так и потенциальную энергии. Чтобы определить полную механическую энергию самолёта, находящегося на высоте, нужно воспользоваться следующими формулами:
Кинетическая энергия (E_k) рассчитывается по формуле: \[ E_k = \frac{1}{2} mv^2 \] где \(m\) — масса тела (в килограммах), \(v\) — скорость (в метрах в секунду).
Потенциальная энергия (E_p) в данном случае рассчитывается по формуле: \[ E_p = mgh \] где \(m\) — масса, \(g\) — ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²), \(h\) — высота (в метрах).
Теперь подставим известные значения:
- Масса самолёта \(m = 2\, \text{т} = 2000\, \text{кг}\).
- Скорость \(v = 5\, \text{м/с}\).
- Высота \(h = 6\, \text{км} = 6000\, \text{м}\).
- Ускорение свободного падения \(g \approx 9.81\, \text{м/с}^2\).
Сначала вычислим кинетическую энергию: \[ E_k = \frac{1}{2} \times 2000\, \text{кг} \times (5\, \text{м/с})^2 = \frac{1}{2} \times 2000 \times 25 = 25000\, \text{Дж} \]
Теперь вычислим потенциальную энергию: \[ E_p = 2000\, \text{кг} \times 9.81\, \text{м/с}^2 \times 6000\, \text{м} = 2000 \times 9.81 \times 6000 \approx 117720000\, \text{Дж} \]
Теперь найдём полную механическую энергию \(E_{полная}\): \[ E_{полная} = E_k + E_p = 25000\, \text{Дж} + 117720000\, \text{Дж} \approx 117745000\, \text{Дж} \]
Таким образом, полная механическая энергия самолёта составляет примерно \(117745000\, \text{Дж}\).
