Задача №4 на кинетическую и потенциальную энергию. Условие: Шарик массой 200 г падает с высоты 20 м с начальной скоростью, равной нулю. Какова его кинетическая энергия в момент перед ударом о землю, если потеря энергии за счет сопротивления воздуха составила 4 Дж?

Для решения этой задачи нужно использовать закон сохранения энергии. Полная механическая энергия в начале (в верхней точке) равна сумме потенциальной и кинетической энергий. В конце (непосредственно перед ударом о землю) полная механическая энергия равна кинетической энергии, если пренебречь потенциальной энергией на нулевой высоте.

Потенциальная энергия в начале:

$$E_p = mgh$$

Где:

• (m) - масса (в килограммах),
• (g) - ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с²),
• (h) - высота (в метрах).

Масса шарика 200 г = 0.2 кг. Высота 20 м.

$$E_p = 0.2 \cdot 9.8 \cdot 20 = 39.2 \text{ Дж}$$

Кинетическая энергия в начале равна нулю, так как начальная скорость равна нулю.

Полная механическая энергия в начале:

$$E = E_p + E_k = 39.2 + 0 = 39.2 \text{ Дж}$$

Потеря энергии за счет сопротивления воздуха составляет 4 Дж.

Кинетическая энергия в момент перед ударом о землю:

$$E_k = E - \text{Потеря энергии} = 39.2 - 4 = 35.2 \text{ Дж}$$

Ответ: Кинетическая энергия шарика в момент перед ударом о землю равна 35.2 Дж.