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 его обратно на землю, вспомним закон сохранения энергии. В данном случае сказано пренебречь сопротивлением воздуха, значит, мы можем предположить, что отсутствует потеря энергии на трение, и полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергии) останется константой в течение всего движения камня.

Полная механическая энергия камня в момент, когда он находится на максимальной высоте, будет полностью потенциальной:

\[ E_{потенциальная} = m \times g \times h \]

где:

• \( m \) – масса камня,
• \( g \) – ускорение свободного падения,
• \( h \) – максимальная высота.

Подставим данные из условия задачи:

\[ E_{потенциальная} = 0.2 \, \text{кг} \times 10 \, \text{м/с}^2 \times 5 \, \text{м} \] \[ E_{потенциальная} = 1 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}^2 \times 5 \, \text{м} \] \[ E_{потенциальная} = 5 \, \text{Дж} \]

Это энергия на максимальной высоте. Поскольку камень брошен вертикально, полная механическая энергия (сумма потенциальной и кинетической энергии) будет одинаковой в начале движения (до начала подъема), на максимальной высоте (кинетическая энергия будет равна 0) и в конце движения (перед падением на землю, когда потенциальная энергия будет равна 0).

Таким образом, непосредственно перед падением на землю, вся энергия будет кинетической и будет равна первоначальной потенциальной энергии на максимальной высоте:

\[ E_{кинетическая} = E_{потенциальная} = 5 \, \text{Дж} \]

Также следует помнить, что округлять следует в конце всех расчетов.

Ответ: Полная механическая энергия камня непосредственно перед падением обратно на землю будет равна 5 Дж (джоулей).