Давайте решим задачу по порядку, подробно объясняя каждый шаг.
Дано:
- Масса первого шарика: ( m_1 = 5,г = 0,005,кг )
- Высота первого шарика: ( h_1 = 4,м )
- Масса второго шарика: ( m_2 = 2,кг )
- Необходимо найти высоту ( h_2 ), на которой должен находиться второй шарик, чтобы его потенциальная энергия была такой же, как у первого.
- Ускорение свободного падения: ( g = 10,м/с^2 )
Шаг 1: Запишем формулу потенциальной энергии
Потенциальная энергия (ПЭ) тела вычисляется по формуле:
[
PE = m \cdot g \cdot h
]
где:
- ( m ) — масса тела,
- ( g ) — ускорение свободного падения,
- ( h ) — высота над уровнем опорной поверхности.
Шаг 2: Запишем равенство потенциалной энергии двух шариков
Так как требуется, чтобы у обоих шариков потенциальная энергия была одинаковой:
[
PE_1 = PE_2
]
или
[
m_1 \cdot g \cdot h_1 = m_2 \cdot g \cdot h_2
]
Заметим, что ( g ) есть в обеих частях, его можно сократить:
[
m_1 \cdot h_1 = m_2 \cdot h_2
]
Шаг 3: Решаем уравнение относительно ( h_2 )
[
h_2 = \frac{m_1 \cdot h_1}{m_2}
]
Подставляем известные значения:
[
h_2 = \frac{0,005,кг \times 4,м}{2,кг} = \frac{0,02}{2} = 0,01,м
]
Шаг 4: Переводим высоту в сантиметры
1 метр = 100 сантиметров, значит:
[
h_2 = 0,01,м \times 100 = 1,см
]
Итог:
Ответ: на высоте 1 см нужно расположить второй шарик, чтобы его потенциальная энергия совпадала с энергией первого.
Если нужно, я могу повторить решение или дать дополнительные объяснения!