Чтобы решить задачу, давайте сначала вспомним, как соотносятся потенциальная и кинетическая энергия.
Потенциальная энергия (PE) тела на высоте \( h \) вычисляется по формуле:
\[ PE = mgh \]
где:
- \( m \) — масса тела,
- \( g \) — ускорение свободного падения (приблизительно \( 9.81 \, \text{м/c}^2 \)),
- \( h \) — высота.
Кинетическая энергия (KE) тела, движущегося со скоростью \( v \), вычисляется по формуле:
\[ KE = \frac{1}{2}mv^2 \]
где:
- \( v \) — скорость тела.
По условию, чтобы найти высоту, на которой потенциальная энергия равна кинетической, устанавливаем равенство:
\[ mgh = \frac{1}{2}mv^2 \]
Мы можем сократить массу \( m \) в уравнении, так как она одинаковая в обеих частях:
\[ gh = \frac{1}{2}v^2 \]
Теперь подставим известные значения:
- Скорость \( v = 3 \, \text{м/с} \)
- Ускорение свободного падения \( g \approx 9.81 \, \text{м/c}^2 \)
Подставим эти значения в уравнение:
\[ 9.81h = \frac{1}{2}(3^2) \]
Сначала рассчитаем правую часть уравнения:
\[ \frac{1}{2}(3^2) = \frac{1}{2}(9) = 4.5 \]
Теперь у нас есть уравнение:
\[ 9.81h = 4.5 \]
Решим его для \( h \):
\[ h = \frac{4.5}{9.81} \approx 0.458 \, \text{м} \]
Таким образом, высота, на которой потенциальная энергия тела будет равна кинетической, составляет примерно \( 0.458 \, \text{м} \).
