6. Вычислите высоту H шарика над столом в начальном положении H = 2 − L и при отклонении h = L(1 − cos α). Вычислите ΔEₚ, горизонтальную скорость v = l/√(2H/g), кинетическую энергию Eₖ в момент прохождения шариком начального положения (положения равновесия).

Для численного решения нужны измеренные L, α, l и масса шарика; на изображении этих данных нет. Ниже приведён условный образец, не являющийся результатом реального опыта: L = 0,50 м, α = 30°, l = 0,30 м, m = 0,020 кг. Высоту 2 − L трактуем в метрах, как записано в условии.

1. Высота в начальном положении: H = 2 − L = 2 − 0,50 = 1,50 м.

2. Высота подъёма при отклонении: h = L(1 − cos α) = 0,50(1 − cos 30°) ≈ 0,0670 м.

3. Изменение потенциальной энергии при опускании шарика от отклонённого положения до начального: ΔEₚ = mgh ≈ 0,020 · 9,8 · 0,0670 ≈ 0,0131 Дж.

4. Время падения с высоты H: t = √(2H/g) = √(3/9,8) ≈ 0,553 с. Горизонтальная скорость: v = l/t = 0,30/0,553 ≈ 0,542 м/с.

5. Кинетическая энергия при прохождении положения равновесия: Eₖ = mv²/2 ≈ 0,020 · (0,542)²/2 ≈ 0,00294 Дж.

В этом условном примере значения ΔEₚ и Eₖ заметно различаются. Для вывода об эксперименте нужны действительные измерения; кроме того, сравнение предполагает, что изменения энергии оцениваются для одной и той же системы и соответствующих состояний.

Ответ: в условном примере H = 1,50 м, h ≈ 0,0670 м, ΔEₚ ≈ 0,0131 Дж, v ≈ 0,542 м/с, Eₖ ≈ 0,00294 Дж.