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

Полная механическая энергия (Е) системы включает в себя кинетическую и потенциальную энергии и сохраняется при условии, что не действуют внешние силы (например, сила трения), или те можно пренебречь. В этой задаче пренебрегаем сопротивлением воздуха, так что полная механическая энергия системы сохраняется. Полная механическая энергия в верхней точке (когда камень на максимальной высоте) будет равна полной механической энергии в нижней точке (прямо перед падением на землю).

В верхней точке камень на момент остановки имеет максимальную потенциальную энергию и нулевую кинетическую энергию. Если обозначить массу камня как m, максимальную высоту как h и ускорение свободного падения как g, потенциальная энергия (E_p) в верхней точке будет равна:

E_p = m * g * h

где: m = 200 г = 0.2 кг (переводим в кг) g = 10 м/с² (ускорение свободного падения) h = 5 м (максимальная высота)

Теперь подставим значения:

E_p = 0.2 кг * 10 м/с² * 5 м = 10 Дж

Так как полная механическая энергия сохраняется и сопротивление воздуха не учитывается, то полная механическая энергия в нижней точке будет такой же, как и в верхней. Когда камень будет падать обратно на землю, у него будет максимальная кинетическая энергия непосредственно перед ударом о землю, и в тот же момент он будет находиться на минимальной высоте, то есть его потенциальная энергия равна нулю.

Таким образом, полная механическая энергия камня перед падением равна 10 Дж, такая же, как в верхней точке его траектории.