Вопрос школьника
Мяч брошен с поверхности земли вертикально вверх. В какой момент времени полная механическая энергия имеет максимальное значение? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Ответ от учителя
При вертикальном броске мяча с поверхности земли, его полная механическая энергия состоит из кинетической энергии и потенциальной энергии. Кинетическая энергия мяча зависит от его скорости, а потенциальная энергия — от его высоты над землей.
В начальный момент времени, когда мяч только начинает движение, его скорость равна нулю, а высота над землей максимальна. Следовательно, в этот момент времени потенциальная энергия мяча максимальна, а кинетическая энергия равна нулю.
По мере подъема мяча, его скорость уменьшается, а высота над землей увеличивается. Таким образом, потенциальная энергия мяча уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается. В какой-то момент времени, когда мяч достигнет максимальной высоты, его скорость будет равна нулю, а потенциальная энергия — максимальна. В этот момент времени полная механическая энергия мяча также будет максимальна.
После достижения максимальной высоты, мяч начнет падать вниз, его скорость будет увеличиваться, а высота над землей — уменьшаться. Таким образом, кинетическая энергия мяча будет увеличиваться, а потенциальная энергия — уменьшаться. В момент, когда мяч вернется на поверхность земли, его скорость будет максимальна, а высота над землей — нулевая. В этот момент времени кинетическая энергия мяча будет максимальна, а потенциальная энергия — нулевая.
Таким образом, максимальное значение полной механической энергии мяча будет достигнуто в момент, когда он достигнет максимальной высоты и его скорость будет равна нулю.
