Вопрос:

17. Тело массой 1 кг падает с высоты 10 м. На какой высоте его кинетическая энергия будет равна 80 Дж? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Ответ:

Краткое пояснение:

При падении тела без сопротивления воздуха полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной) сохраняется. Потеря потенциальной энергии превращается в прирост кинетической.

Пошаговое решение:

  1. Шаг 1: Определим начальную полную энергию тела. Тело падает с высоты 10 м, начальная скорость равна 0.
    Начальная потенциальная энергия: \( E_{p1} = mgh = 1 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 \cdot 10 \text{ м} = 100 \text{ Дж} \).
    Начальная кинетическая энергия: \( E_{k1} = 0 \text{ Дж} \).
    Полная начальная энергия: \( E_{полная} = E_{p1} + E_{k1} = 100 \text{ Дж} + 0 \text{ Дж} = 100 \text{ Дж} \).
  2. Шаг 2: В любой точке падения (при отсутствии сопротивления воздуха) полная механическая энергия сохраняется, то есть \( E_{полная} = 100 \text{ Дж} \).
  3. Шаг 3: В момент, когда кинетическая энергия \( E_{k2} = 80 \text{ Дж} \), найдем соответствующую потенциальную энергию \( E_{p2} \):
    \( E_{полная} = E_{p2} + E_{k2} \)
    \( 100 \text{ Дж} = E_{p2} + 80 \text{ Дж} \)
    \( E_{p2} = 100 \text{ Дж} - 80 \text{ Дж} = 20 \text{ Дж} \).
  4. Шаг 4: Теперь найдем высоту (h2), соответствующую этой потенциальной энергии:
    \( E_{p2} = mgh_2 \)
    \( 20 \text{ Дж} = 1 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 \cdot h_2 \)
    \( h_2 = 20 \text{ Дж} / (10 \text{ Н}) = 2 \text{ м} \).

Ответ: Кинетическая энергия тела будет равна 80 Дж на высоте 2 м.

Подать жалобу Правообладателю

Похожие