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 падением, нужно учесть, что она будет равна механической энергии камня в момент, когда он был брошен вверх. Это обусловлено законом сохранения энергии при условии пренебрежения сопротивлением воздуха.

Полная механическая энергия камня (E) состоит из потенциальной энергии (U) и кинетической энергии (K):

E = U + K

В самой высокой точке траектории камень, достигший максимальной высоты h, обладает максимальной потенциальной энергией U и нулевой кинетической энергией, так как его скорость на мгновение равна нулю. Потенциальная энергия камня на высоте h рассчитывается по формуле:

U = m * g * h

где: m - масса камня (в килограммах), g - ускорение свободного падения (в метрах на секунду квадратную), h - максимальная высота (в метрах).

Подставляем значения: m = 200 г = 0.2 кг (так как 1 кг = 1000 г), g = 10 м/с^2, h = 5 м.

U = 0.2 кг * 10 м/с^2 * 5 м = 1 * 5 = 5 Дж (Джоулей).

Поскольку камень поднялся до высоты 5 м и затем начнет падать, его полная механическая энергия перед падением будет равна его потенциальной энергии на высоте 5 м, так как сопротивления воздуха нет и энергия сохраняется. Это означает, что кинетическая его энергия в момент начала падения с этой высоты будет равна нулю, и вся его энергия — это потенциальная.

Таким образом, полная механическая энергия камня перед падением равна 5 Дж (и поскольку значение и так в целых числах, округление не требуется).