Вопрос школьника
Камень массой m = 100 г бросают с поверхности земли вертикально вверх с начальной скоростью v0 = 10 м/с. Какова полная механическая энергия в наивысшей точке подъёма?
Ответ от учителя
Первоначально камень имеет кинетическую энергию, равную:
Ek = (1/2) * m * v0^2 = (1/2) * 0.1 кг * (10 м/с)^2 = 5 Дж
При подъеме камня на высоту h, его потенциальная энергия увеличивается на:
Ep = m * g * h
где g — ускорение свободного падения, примерно равное 9,81 м/с^2 на поверхности Земли.
Наивысшая точка подъема соответствует максимальной высоте, на которую поднимается камень. При этом его скорость становится равной нулю, то есть кинетическая энергия обращается в ноль. Полная механическая энергия в наивысшей точке подъема равна сумме потенциальной и кинетической энергий:
Em = Ep + Ek = m * g * h + (1/2) * m * v0^2
При максимальной высоте камня его скорость равна нулю, поэтому кинетическая энергия обращается в ноль:
Em = m * g * h
Подставляя числовые значения, получаем:
Em = 0.1 кг * 9.81 м/с^2 * h = 0.981 * h Дж
Таким образом, полная механическая энергия камня в наивысшей точке подъема равна 0.981 раз высоты подъема в джоулях.
