Вопрос школьника
Тело массой 2 кг, брошенное с уровня земли вертикально вверх, упало обратно. Перед ударом о землю оно имело кинетическую энергию 100 Дж. С какой скоростью тело было брошено вверх? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. При броске тело имеет только потенциальную энергию, равную массе тела умноженной на ускорение свободного падения и высоту броска. При достижении максимальной высоты потенциальная энергия превращается в кинетическую, а при падении тела обратно на землю кинетическая энергия превращается обратно в потенциальную.
Таким образом, можно записать уравнение сохранения энергии:
mgh = 100 Дж
где m — масса тела, g — ускорение свободного падения, h — высота броска.
Выразим высоту броска:
h = 100 Дж / (2 кг * 9,81 м/с²) ≈ 5,1 м
Теперь можно найти скорость тела при броске вверх, используя уравнение кинетической энергии:
Ek = (mv²) / 2
где v — скорость тела при броске вверх.
Выразим скорость:
v = √(2Ek / m) = √(2 * 100 Дж / 2 кг) ≈ 10 м/с
Таким образом, тело было брошено вверх со скоростью около 10 м/с.
