Давайте разберём задачу по шагам и подробно объясним решение.
Дано:
- Масса шарика ( m = 500,г = 0.5,кг )
- Высота падения ( h = 3,м )
Что нужно найти?
— работу силы тяжести, совершаемой при падении шарика.
Шаг 1: понять физическую задачу
Когда металлический шар падает с высоты, он приобретает скорость перед ударом о землю за счёт потенциальной энергии, которая превращается в кинетическую. Работа силы тяжести — это та энергия, которую сила тяжести передаёт предмету при его движении.
Ключевое замечание: В грязи механике, работа силы тяжести равна уменьшению потенциальной энергии, а также равна изменению кинетической энергии.
Шаг 2: найти потенциальную энергию на высоте
Потенциальная энергия (ПЭ) тела на высоте ( h ):
[
PE = mgh
]
где:
- ( g = 9,8,м/с^2 ) — ускорение свободного падения.
Подставим значения:
[
PE = 0.5,кг \times 9.8,м/с^2 \times 3,м
]
Выполним вычисление:
[
PE = 0.5 \times 9.8 \times 3 = 0.5 \times 29.4 = 14.7,джоулей
]
Шаг 3: интерпретировать работу силы тяжести
Когда шар падает, его потенциальная энергия уменьшается, а энергия превращается в кинетическую. Работа силы тяжести при падении равна уменьшению потенциальной энергии и, в идеальных условиях, равна кинетической энергии перед ударом.
Следовательно,:
[
A_{силе тяжести} = \Delta PE = PE_{начальная} - PE_{конечная}
]
На земле на поверхности потенциальная энергия равна нулю (предполагаем, что у земли — ноль потенциала), тогда:
[
A = PE_{начальная} = 14.7,джоулей
]
Это значит, что сила тяжести совершает работу — 14.7 джоулей, передавая энергию движению шара.
Ответ:
Работа силы тяжести при падении металлического шара с высоты 3 м составляет 14.7 джоулей.
Если есть вопросы — задавайте!
