4. Ребенок подбросил вверх мяч массой 200 г, который поднялся на высоту 180 см и упал на пол. На рисунке пунктиром показана траектория мяча. a) Какие превращения энергии наблюдаются после подбрасывания мяча? b) Какой будет кинетическая энергия мяча перед ударом о пол?

a) После подбрасывания мяча происходят следующие превращения энергии:

• Кинетическая энергия мяча в момент броска постепенно преобразуется в потенциальную энергию по мере подъема мяча.
• В верхней точке траектории мяч обладает максимальной потенциальной энергией и минимальной кинетической энергией (почти нулевой).
• При падении мяча потенциальная энергия преобразуется обратно в кинетическую энергию.

b) Кинетическая энергия мяча перед ударом о пол будет равна потенциальной энергии мяча в верхней точке подъема. Сначала найдем потенциальную энергию:

Масса мяча: m = 200 г = 0.2 кг

Высота подъема: h = 180 см = 1.8 м

Ускорение свободного падения: g = 9.8 м/с² (приближенно 10 м/с²)

Потенциальная энергия: $$E_p = mgh$$

$$E_p = 0.2 \cdot 9.8 \cdot 1.8 = 3.528 Дж$$

Следовательно, кинетическая энергия мяча перед ударом о пол равна его потенциальной энергии в верхней точке:

Кинетическая энергия: 3.528 Дж