Чтобы найти полную механическую энергию дирижабля, нам нужно учитывать как потенциальную, так и кинетическую энергию.
Потенциальная энергия (Ep) рассчитывается по формуле: \[ E_p = m \cdot g \cdot h \] где:
- \( m = 5 \) тонн = \( 5000 \) кг (так как 1 тонна = 1000 кг),
- \( g = 9.81 \) м/с² (ускорение свободного падения),
- \( h = 1 \) км = \( 1000 \) м.
Подставим значения в формулу: \[ E_p = 5000 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 \cdot 1000 \, \text{м} = 49050000 \, \text{Дж} = 49.05 \, \text{МДж} \]
Кинетическая энергия (Ek) рассчитывается по формуле: \[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \] где:
- \( v = 54 \) км/ч = \( \frac{54 \times 1000}{3600} \) м/с \( = 15 \) м/с.
Подставляем значения в формулу: \[ E_k = \frac{1}{2} \cdot 5000 \, \text{кг} \cdot (15 \, \text{м/с})^2 = \frac{1}{2} \cdot 5000 \cdot 225 = 5625000 \, \text{Дж} = 5.625 \, \text{МДж} \]
Полная механическая энергия (E) равна сумме потенциальной и кинетической энергии: \[ E = E_p + E_k = 49050000 \, \text{Дж} + 5625000 \, \text{Дж} = 54675000 \, \text{Дж} = 54.675 \, \text{МДж} \]
Таким образом, полная механическая энергия дирижабля составляет приблизительно 54.68 МДж.