Николай Морозов – Физика вокруг нас (страница 2)
• m — масса тела,
• g — ускорение свободного падения (примерно равно 9,8 м/с^2, однако часто округляют до 10 м/с^2),
• h — высота, на которой находится тело относительно выбранной точки отсчета.
Из условия задачи известно:
• масса кирпича m = 4 кг,
• высота h = 5 м.
Решение
Используем приближенное значение ускорения свободного падения g =10 м/с^2.
Тогда потенциальная энергия кирпича будет равна:
Ep = 4 кг×10 м/с^2×5 м = 200 Дж.
Мяч бросают с земли вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На какой высоте этот мяч будет иметь скорость, равную 6 м/с?
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения механической энергии (*)
Полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной) остаётся постоянной:
Ek0 + Ep0 = Ek + Ep (*),
где:
Ek0 = (mv0^2)/2 — начальная кинетическая энергия;
Ep0 = mgh0 = 0 — начальная потенциальная энергия (так как h0 =0);
Ek = (mv^2)/2 — кинетическая энергия на высоте h;
Ep = mgh — потенциальная энергия на высоте h.
Решение
Подставляем в уравнение(*):
(mv0^2)/2 + 0 = (mv^2)/2 + mgh.
Упрощаем (массу m можно сократить):
(v0^2)/2 = (v^2)/2 + gh.
При подъёме мяча его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию. Если пренебречь сопротивлением воздуха, то полная механическая энергия сохраняется:
(v0^2)/2 =(v^2)/2+gh
где:
• v0 =10 м/с — начальная скорость мяча,
• v = 6 м/с — конечная скорость мяча,
• g = 9,8 м/с^2 — ускорение свободного падения (можно принять примерно 10 м/с2),
• h — искомая высота.
Выразим высоту h:
H = (v0^2−v^2)/2g
Подставим численные значения:
H =[(10)^2−(6)^2]/2×10 =100 – 3620 = 6420 = 3,2 м
Или в более понятном виде ( при g = 9,8 м/с^2 ):
Ответ 1: мяч будет находиться на высоте 3,2 метра, когда его скорость станет равной 6 м/с.
Ответ 2: мяч будет иметь скорость 6 м/с на высоте ≈ 3,27 м (при g = 9,8 м/с^2 ).
Глава 2
Движение материальн
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «Литрес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.