Задание 5.2. Муха массой 1 г летит со скоростью 5 M/C на высоте 2 м над землей. Чему равна кинетическая и потенциальная энергия мухи относительно поверхности земли? Чему равна механическая энергия мухи?

Решение:

Для решения этой задачи нам нужно рассчитать кинетическую и потенциальную энергию мухи, а затем их сумму — механическую энергию.

Дано:

• Масса мухи \( m = 1 \) г
• Скорость мухи \( v = 5 \) м/с
• Высота над землей \( h = 2 \) м

СИ:

• Масса мухи \( m = 0.001 \) кг
• Скорость мухи \( v = 5 \) м/с
• Высота над землей \( h = 2 \) м

Найти:

• Кинетическая энергия \( E_k \)
• Потенциальная энергия \( E_p \)
• Механическая энергия \( E \)

Расчеты:

1. Кинетическая энергия рассчитывается по формуле: \( E_k = \frac{1}{2}mv^2 \).
2. Подставляем значения: \( E_k = \frac{1}{2} \cdot 0.001 \text{ кг} \cdot (5 \text{ м/с})^2 = \frac{1}{2} \cdot 0.001 \cdot 25 = 0.0125 \) Дж.
3. Потенциальная энергия рассчитывается по формуле: \( E_p = mgh \), где \( g \) — ускорение свободного падения (примем \( g \approx 9.8 \) м/с²).
4. Подставляем значения: \( E_p = 0.001 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ м/с}^2 \cdot 2 \text{ м} = 0.0196 \) Дж.
5. Механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергии: \( E = E_k + E_p \).
6. Подставляем значения: \( E = 0.0125 \text{ Дж} + 0.0196 \text{ Дж} = 0.0321 \) Дж.

Ответ: Кинетическая энергия мухи равна 0.0125 Дж, потенциальная энергия равна 0.0196 Дж, а механическая энергия равна 0.0321 Дж.