Камень массой 200 г был брошен вертикально вверх, после чего достиг максимальной высоты, равной 5 м. Определите, чему будет равна полная механическая энергия камня непосредственно перед падением его обратно на землю. Сопротивлением воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения равно 10 м/с2. Ответ укажите в СИ и округлите до целого числа.

Чтобы определить полную механическую энергию камня непосредственно перед его падением обратно на землю, в первую очередь важно заметить, что, согласно закону сохранения механической энергии, полная энергия камня сохраняется при условии пренебрежения сопротивлением воздуха.

Полная механическая энергия E в системе, в которой не действуют внешние силы (или где такие силы, как сопротивление воздуха, можно игнорировать), все время одинакова и равна сумме кинетической энергии K и потенциальной энергии U в любой точке траектории. В нашем случае, в момент броска и непосредственно перед ударом об землю потенциальная энергия равна 0, поскольку высота равна 0. Поэтому энергия, которой обладает камень на высшей точке его подъема, будет равна полной механической энергии камня в любой другой точке траектории.

На максимальной высоте вся начальная кинетическая энергия (после броска) преобразована в потенциальную энергию. Потенциальная энергия камня на максимальной высоте h рассчитывается по формуле: \[ U = mgh \] где: \( m \) — масса камня (в килограммах), \( g \) — ускорение свободного падения (в м/с²), \( h \) — высота подъема (в метрах).

Данные для нашего расчета: \( m = 0.2 \) кг (200 г = 0.2 кг), \( g = 10 \) м/с², \( h = 5 \) м.

Подставим данные в формулу: \[ U = 0.2 \cdot 10 \cdot 5 \] \[ U = 2 \cdot 5 \] \[ U = 10 \] Дж (джоулей).

Таким образом, полная механическая энергия камня на высшей точке его подъёма, а также непосредственно перед падением на землю будет равна 10 Дж, так как пренебрегаем сопротивлением воздуха, и, следовательно, энергия сохраняется.