Чтобы найти механическую энергию камня, нужно учесть его потенциальную и кинетическую энергию.
Потенциальная энергия (PE) рассчитывается по формуле: \[ PE = mgh \] где:
- \( m \) — масса (в килограммах),
- \( g \) — ускорение свободного падения (примерно \( 9.81 \, \text{м/с}^2 \)),
- \( h \) — высота (в метрах).
Для нашего камня:
- \( m = 200 \, \text{г} = 0.2 \, \text{кг} \),
- \( h = 5 \, \text{м} \).
Подставим значения в формулу: \[ PE = 0.2 \, \text{кг} \times 9.81 \, \text{м/с}^2 \times 5 \, \text{м} = 9.81 \, \text{Дж} \]
Кинетическая энергия (KE) рассчитывается по формуле: \[ KE = \frac{1}{2} mv^2 \] где:
- \( v \) — скорость (в метрах в секунду).
Сначала преобразуем скорость из км/ч в м/с: \[ v = 18 \, \text{км/ч} = \frac{18 \times 1000}{3600} \approx 5 \, \text{м/с} \]
Теперь подставим значения в формулу для кинетической энергии: \[ KE = \frac{1}{2} \times 0.2 \, \text{кг} \times (5 \, \text{м/с})^2 = \frac{1}{2} \times 0.2 \times 25 = 2.5 \, \text{Дж} \]
Общая механическая энергия (E) — это сумма потенциальной и кинетической энергии: \[ E = PE + KE \] \[ E = 9.81 \, \text{Дж} + 2.5 \, \text{Дж} = 12.31 \, \text{Дж} \]
Таким образом, механическая энергия камня составляет 12.31 Дж.