Чтобы определить скорость мяча в подножье холма, можно использовать закон сохранения энергии. Потенциальная энергия, находящаяся на высоте, преобразуется в кинетическую энергию при спуске.
Потенциальная энергия (PE) на высоте h вычисляется по формуле: \[ PE = m \cdot g \cdot h \] где:
- \( m \) — масса мяча,
- \( g \) — ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²),
- \( h \) — высота (в данном случае 3 м).
Кинетическая энергия (KE) в подножье холма равна: \[ KE = \frac{1}{2} m v^2 \] где \( v \) — скорость мяча в подножье холма.
При условии, что потерь энергии нет (например, из-за трения), можно приравнять потенциальную энергию к кинетической: \[ m \cdot g \cdot h = \frac{1}{2} m v^2 \]
Массу \( m \) можно сократить из уравнения: \[ g \cdot h = \frac{1}{2} v^2 \]
Теперь подставим известные значения: \[ 9.81 \cdot 3 = \frac{1}{2} v^2 \]
Перепишем уравнение: \[ 29.43 = \frac{1}{2} v^2 \]
Умножим обе стороны на 2: \[ 58.86 = v^2 \]
Теперь найдём скорость \( v \): \[ v = \sqrt{58.86} \approx 7.67 \, \text{м/с} \]
Таким образом, скорость мяча у подножья холма составляет приблизительно \( 7.67 \, \text{м/с} \).
