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.

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Чтобы найти полную механическую энергию, состоящую из кинетической и потенциальной энергий, учитывая, что сопротивлением воздуха пренебрегают, мы можем рассмотреть состояние камня в точке максимальной высоты (где потенциальная энергия максимальна, а кинетическая равна нулю), и состояние перед падением, когда камень проходит начальную точку.

Потенциальная энергия в верхней точке равна:

E_p = m * g * h

где: E_p — потенциальная энергия на высоте h, m — масса камня (0.2 кг), g — ускорение свободного падения (10 м/с^2), h — высота (5 м).

E_p = 0.2 кг * 10 м/с^2 * 5 м = 10 Дж

Так как мы пренебрегаем сопротивлением воздуха, общая механическая энергия системы не изменится при движении камня. Это означает, что полная механическая энергия камня на максимальной высоте и непосредственно перед падением на землю будет одинаковой.

Таким образом, полная механическая энергия камня непосредственно перед падением будет равна потенциальной энергии камня на максимальной высоте, так как в момент отрыва от земли и непосредственно перед ударом скорость одинакова (только направление противоположно), а значит, кинетическая энергия будет одинаковой.

E_полная = E_p = 10 Дж

Ответ: Полная механическая энергия камня непосредственно перед падением на землю равна 10 Дж (уджулей).