Давайте решим задачу пошагово и подробно!
Дано:
- Начальная скорость шарика, \( v_0 = 8,0 \, м/с \)
- Ускорение свободного падения, \( g = 10 \, м/с^2 \) (для упрощения)
- Сопротивление воздуха пренебрегается (больше ничего не дано).
Что нужно найти:
- Максимальную высоту, которую достигнет шарик, то есть \( h_{max} \).
Шаг 1: Объяснение сути задачи
Когда шарик поднимается вверх, его скорость уменьшается из-за силы тяжести, пока не достигнет высшей точки, где его скорость станет равной нулю. После этого шарик опустится вниз.
Шаг 2: Использование закона сохранения энергии или кинематическая формула
Можно решить задачу двумя способами:
- Кинематическими формулами, пользуясь равенствами для равноускоренного движений
- Или через энергию: потенциальная энергия в верхней точке равна кинетической в начальной точке (при условии, что сопротивление воздуха пренебрегается).
Я выберу энергетический подход, так как он нагляднее:
\[ \text{Кинетическая энергия в начале} = \text{Потенциальная энергия в максимальной точке} \]
Формулы:
\[ \text{Кинетическая энергия} = \frac{1}{2} m v^2, \] \[ \text{Потенциальная энергия} = m g h, \]
где \(m\) - масса шарика. В нашем случае масса \(m\) сокращается.
Шаг 3: Записываем уравнение энергии
\[ \frac{1}{2} v_0^2 = g h_{max} \]
Отсюда,
\[ h_{max} = \frac{v_0^2}{2g} \]
Шаг 4: Подставляем значения
\[ h_{max} = \frac{(8,0)^2}{2 \times 10} = \frac{64}{20} = 3,2 \text{ м} \]
Ответ:
Максимальная высота, которую достигает шарик, равна \(\boxed{3,2 \text{ метров}}\).