Вопрос школьника
Мальчик, подбрасывая мяч массой 500 г, приложил силу 20 Н на пути 1 м. Чему равна работа, произведенная мальчиком? На сколько при этом увеличилась потенциальная энергия мяча? Чему равна кинетическая энергия, приобретенная мячом?
Ответ от учителя
Работа, произведенная мальчиком, равна произведению силы на путь: W = F * s. В данном случае, F = 20 Н, s = 1 м, поэтому W = 20 * 1 = 20 Дж.
Увеличение потенциальной энергии мяча равно работе, произведенной мальчиком: ΔU = W = 20 Дж.
Кинетическая энергия мяча равна половине произведения массы на квадрат скорости: K = (m * v^2) / 2. Масса мяча равна 500 г = 0,5 кг. Скорость мяча можно найти, используя закон сохранения энергии: ΔU = K. Таким образом, ΔU = m * g * h = K, где g — ускорение свободного падения (около 9,8 м/с^2), h — высота, на которую поднялся мяч. Высоту можно найти, используя формулу потенциальной энергии: U = m * g * h. Таким образом, h = ΔU / (m * g) = 20 / (0,5 * 9,8) ≈ 4,08 м. Значит, мяч поднялся на высоту 4,08 м. Тогда его скорость на конечной точке будет равна скорости свободного падения с высоты 4,08 м: v = √(2 * g * h) ≈ 8 м/с. Тогда кинетическая энергия мяча будет равна: K = (0,5 * 8^2) / 2 ≈ 16 Дж.
Итак, работа, произведенная мальчиком, равна 20 Дж, увеличение потенциальной энергии мяча также равно 20 Дж, а кинетическая энергия мяча равна 16 Дж.
