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…
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 найти полную механическую энергию камня непосредственно перед падением обратно на землю, нужно учитывать, что в условиях, когда сопротивлением воздуха можно пренебречь, и при отсутствии других потерь, полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергии) сохраняется.
Полная механическая энергия камня в верхней точке его подъема, где его скорость равна нулю, равна потенциальной энергии в этой точке, которая рассчитывается по формуле:
E_п = m * g * h,
где: E_п - потенциальная энергия (джоули), m - масса камня (килограммы), g - ускорение свободного падения (метры в секунду в квадрате), h - высота (метры).
Подставляем данные из задачи:
m = 200 г = 0.200 кг (так как 1 кг = 1000 г), g = 10 м/с², h = 5 м,
E_п = 0.200 кг * 10 м/с² * 5 м = 10 Дж (джоули).
Поскольку механическая энергия сохраняется, полная механическая энергия, которой камень обладает в верхней точке подъема, равна полной механической энергии непосредственно перед падением. Это означает, что именно такую же величину энергии — 10 Дж — камень будет иметь и при возвращении на уровень земли (но уже в виде кинетической энергии, так как потенциальная в этот момент будет нулевой).
Таким образом, полная механическая энергия камня перед падением на землю составляет 10 Дж.
