Полная механическая энергия тела состоит из суммы его кинетической и потенциальной энергий. Давайте разберём это подробнее для данного тела.
- Кинетическая энергия (T):
Кинетическая энергия вычисляется по формуле:
[ T = \frac{1}{2}mv^2 ]
где:
- ( m ) — масса тела,
- ( v ) — скорость тела.
Для данного тела:
- масса ( m = 200 \, \text{г} = 0.2 \, \text{кг} ),
- скорость ( v = 10 \, \text{м/с} ).
Подставим эти значения в формулу:
[ T = \frac{1}{2} \cdot 0.2 \, \text{кг} \cdot (10 \, \text{м/с})^2 ]
[ T = \frac{1}{2} \cdot 0.2 \cdot 100 ]
[ T = 0.1 \cdot 100 ]
[ T = 10 \, \text{Дж} ]
Таким образом, кинетическая энергия тела составляет 10 Дж.
- Потенциальная энергия (U):
Потенциальная энергия в поле тяжести Земли вычисляется по формуле:
[ U = mgh ]
где:
- ( m ) — масса тела,
- ( g ) — ускорение свободного падения (приблизительно ( 9.8 \, \text{м/с}^2 )),
- ( h ) — высота, на которой находится тело.
Для данного тела:
- масса ( m = 0.2 \, \text{кг} ),
- высота ( h = 2 \, \text{м} ),
- ускорение свободного падения ( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 ).
Подставим эти значения в формулу:
[ U = 0.2 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 \cdot 2 \, \text{м} ]
[ U = 0.2 \cdot 19.6 ]
[ U = 3.92 \, \text{Дж} ]
Таким образом, потенциальная энергия тела составляет 3.92 Дж.
- Полная механическая энергия (E):
Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий:
[ E = T + U ]
Подставим найденные значения:
[ E = 10 \, \text{Дж} + 3.92 \, \text{Дж} ]
[ E = 13.92 \, \text{Дж} ]
Таким образом, полная механическая энергия тела составляет 13.92 Дж.