Мяч массой 100 г брошен вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равна его потенциальная энергия в высшей точке подъема? Сопротивление воздуха не учитывать.
Мяч массой 100 г брошен вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равна его потенциальная энергия в высшей точке подъема? Сопротивление воздуха не учитывать.
Потенциальная энергия мяча в его высшей точке подъема равна его кинетической энергии на момент броска, так как в этой точке кинетическая энергия мяча равна нулю.
Кинетическая энергия мяча на момент броска равна: Ek = (1/2) m v^2, где m - масса мяча (100 г = 0.1 кг), v - скорость мяча (20 м/с).
Подставляя значения, получаем: Ek = (1/2) 0.1 20^2 = 20 Дж.
Следовательно, потенциальная энергия мяча в его высшей точке подъема также равна 20 Дж.
Чтобы определить потенциальную энергию мяча в высшей точке подъема, необходимо сначала понять, что в этой точке вся кинетическая энергия, с которой мяч был брошен, преобразуется в потенциальную энергию. В отсутствие сопротивления воздуха и других внешних сил (кроме силы тяжести), закон сохранения энергии гласит, что механическая энергия в системе остается постоянной.
Кинетическая энергия при броске:
Кинетическая энергия (КЭ) мяча в момент броска определяется формулой:
[
KE = \frac{1}{2}mv^2
]
где (m) — масса мяча, (v) — начальная скорость.
Подставим известные значения: [ KE = \frac{1}{2} \times 0.1 \, \text{кг} \times (20 \, \text{м/с})^2 = \frac{1}{2} \times 0.1 \times 400 = 20 \, \text{Дж} ]
Потенциальная энергия в высшей точке:
В высшей точке подъема кинетическая энергия мяча становится равной нулю, и вся энергия преобразуется в потенциальную. Таким образом, потенциальная энергия (PE) в этой точке будет равна начальной кинетической энергии:
[
PE = KE = 20 \, \text{Дж}
]
Таким образом, потенциальная энергия мяча в высшей точке подъема равна 20 Дж.
