Вопрос:

8. Камень массой 0,4 кг бросили вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равны кинетическая и потенциальная энергии камня на высоте 15 м?

Ответ:

Решение:

1. Найдём начальную кинетическую энергию:

\[ E_{k,нач} = \frac{mv^2}{2} = \frac{0,4 \quad кг \cdot (20 \quad м/с)^2}{2} = \frac{0,4 \quad кг \cdot 400 \quad м^2/с^2}{2} = 80 \quad Дж \]

2. Найдём начальную потенциальную энергию (принимаем нулевой уровень на старте):

\[ E_{p,нач} = 0 \quad Дж \]

3. По закону сохранения энергии, полная энергия остаётся постоянной:

\[ E_{k,нач} + E_{p,нач} = E_{k, выс} + E_{p, выс} \]

\[ 80 \quad Дж + 0 \quad Дж = E_{k, выс} + mgh \]

Где \( h = 15 \quad м \).

\[ 80 \quad Дж = E_{k, выс} + 0,4 \quad кг \cdot 9,8 \frac{м}{с^2} \cdot 15 \quad м \]

\[ 80 \quad Дж = E_{k, выс} + 58,8 \quad Дж \]

4. Найдём кинетическую энергию на высоте 15 м:

\[ E_{k, выс} = 80 \quad Дж - 58,8 \quad Дж = 21,2 \quad Дж \]

5. Найдём потенциальную энергию на высоте 15 м:

\[ E_{p, выс} = mgh = 0,4 \quad кг \cdot 9,8 \frac{м}{с^2} \cdot 15 \quad м = 58,8 \quad Дж \]

Ответ: Кинетическая энергия — 21,2 Дж, потенциальная энергия — 58,8 Дж