Вопрос школьника
Мяч брошен вертикально вверх со скоростью 16 м/с. На какой высоте его кинетическая энергия будет равна потенциальной?
Ответ от учителя
Кинетическая энергия мяча, брошенного вертикально вверх, будет уменьшаться по мере того, как мяч поднимается вверх, потому что его скорость уменьшается из-за действия силы тяжести. Потенциальная энергия мяча, с другой стороны, будет увеличиваться по мере того, как мяч поднимается вверх, потому что его высота над землей увеличивается.
На какой высоте кинетическая энергия мяча будет равна его потенциальной энергии? Для ответа на этот вопрос мы можем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что общая энергия системы (в данном случае мяча) остается постоянной, если на систему не действуют внешние силы.
Таким образом, когда кинетическая энергия мяча достигнет нуля (то есть мяч достигнет максимальной высоты), его потенциальная энергия будет равна его начальной кинетической энергии. Мы можем использовать формулу для кинетической энергии:
K = (1/2)mv^2
где K — кинетическая энергия, m — масса мяча, v — скорость мяча.
Начальная кинетическая энергия мяча равна:
K1 = (1/2)mv1^2 = (1/2) * m * 16^2 = 128m
где v1 — начальная скорость мяча.
Когда мяч достигнет максимальной высоты, его скорость будет равна нулю, поэтому его кинетическая энергия также будет равна нулю:
K2 = 0
Потенциальная энергия мяча на максимальной высоте будет равна его начальной кинетической энергии:
U = K1 = 128m
Таким образом, когда мяч достигнет максимальной высоты, его потенциальная энергия будет равна его начальной кинетической энергии и составит 128m.
