Для решения данной задачи рассмотрим известные формулы для потенциальной энергии \( E_p \) и кинетической энергии \( E_k \) тела:
Потенциальная энергия при высоте \( h \): \[ E_p = mgh \] где:
- \( m \) — масса тела,
- \( g \) — ускорение свободного падения (в данном случае \( g = 10 \, \text{м/с}^2 \)),
- \( h \) — высота над землёй.
Кинетическая энергия при скорости \( v \): \[ E_k = \frac{1}{2}mv^2 \]
Когда тело падает с высоты \( h_0 = 12 \, \text{м} \), его потенциальная энергия на этой высоте равна: \[ E_{p_0} = mg h_0 = mg \cdot 12 \]
Когда тело упадет на высоту \( h \), его потенциальная энергия будет равна: \[ E_p = mgh \]
Кинетическая энергия тела на высоте \( h \) будет равна разнице между первоначальной потенциальной энергией на высоте \( h_0 \) и потенциальной энергией на высоте \( h \): \[ E_k = E_{p_0} - E_p = mg h_0 - mgh = mg(12 - h) \]
В задаче необходимо найти высоту \( h \), на которой кинетическая энергия тела в три раза больше его потенциальной энергии. То есть: \[ E_k = 3E_p \]
Подставим наши выражения для энергий в это равенство: \[ mg(12 - h) = 3mgh \]
Теперь можем сократить массу \( m \) (предполагаем, что она не равна нулю): \[ g(12 - h) = 3gh \]
Сократим \( g \) (предполагаем, что оно также не равно нулю): \[ 12 - h = 3h \]
Теперь решим это уравнение: \[ 12 = 4h \] \[ h = \frac{12}{4} = 3 \, \text{м} \]
Таким образом, высота \( h \), на которой кинетическая энергия тела в три раза больше его потенциальной энергии, равна: \[ \boxed{3 \, \text{м}} \]