Давайте решим задачу шаг за шагом, чтобы понять, как связан расход потенциальной энергии с длиной пути, и найдём искомую длину этого пути.
Дано:
- Масса мяча, ( m = 50, \text{г} = 0{,}05, \text{кг} )
- Уменьшение потенциальной энергии, ( \Delta U = 2, \textДж )
- Надо найти длину пути, ( h )
Вспомогательная информация:
Потенциальная энергия (при условии, что высота относительно какой-то нулевой точки равна ( h )):
[ U = m g h ]
— где
- ( g \approx 9{,}8, \text{м/с}^2 ) — ускорение свободного падения,
- ( h ) — высота или длина пути.
Когда мяч падает, его потенциальная энергия уменьшается:
[ \Delta U = U_{\text{начальная}} - U_{\text{конечная}} ]
Здесь, при бесконечном падении, предполагается, что конечная энергия равна нулю (мяч упал на землю), так что изменение потенциальной энергии равно начальному значению:
[ \Delta U = m g h ]
Решение:
[ 2, \textДж = 0{,}05, \text{кг} \times 9{,}8, \text{м/с}^2 \times h ]
Отсюда найдём ( h ):
[ h = \frac{2}{0{,}05 \times 9{,}8} ]
Вычислим:
[ 0{,}05 \times 9{,}8 = 0{,}49 ]
[ h = \frac{2}{0{,}49} \approx 4,08, \text{м} ]
Итог:
Мальчик имел в виду путь примерно 4,08 метров.
Если что-то осталось непонятным или нужно более подробно объяснить — спрашивайте!