1. Если начальная потенциальная энергия тела, брошенного вертикально вверх со скоростью 12 м/с, принимается за ноль, то на какой высоте кинетическая энергия тела будет вдвое больше его потенциальной энергии? (Ответ округлите до десятых)
Пеликан
Для решения данной физической задачи, нам потребуется использовать законы сохранения энергии.
Начнем с того, что определим потенциальную энергию \( U \) и кинетическую энергию \( K \).
Потенциальная энергия \( U \) обозначает энергию, которую имеет тело из-за своего положения в гравитационном поле Земли.
Кинетическая энергия \( K \) определяет энергию, которую имеет тело из-за его движения.
Из условия задачи известно, что начальная потенциальная энергия равна нулю: \( U_1 = 0 \).
Также дано, что начальная скорость тела составляет 12 м/с. Определим кинетическую энергию в момент броска, когда высота равна нулю:
\[ K_1 = \frac{1}{2} mv^2 = \frac{1}{2} m (12)^2 \]
Теперь, чтобы найти высоту, на которой кинетическая энергия вдвое больше потенциальной энергии, обозначим эту высоту за \( h \), а кинетическую энергию на этой высоте за \( K_2 \).
Потенциальная энергия на высоте \( h \) будет равна \( U_2 = mgh \), где \( g \) - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с² на поверхности Земли).
Согласно условию задачи, кинетическая энергия вдвое больше потенциальной энергии на этой высоте:
\[ K_2 = 2U_2 \]
Теперь у нас есть два уравнения:
Уравнение 1: \( K_1 = \frac{1}{2} m (12)^2 \)
Уравнение 2: \( K_2 = 2U_2 \)
Подставим выражение для \( U_2 \) во второе уравнение:
\[ K_2 = 2(mgh) \]
Так как кинетическая энергия \( K_2 \) равна двум потенциальным энергиям \( U_2 \), то получаем:
\[ 2(mgh) = \frac{1}{2} m (12)^2 \]
Теперь можем решить это уравнение относительно \( h \):
\[ h = \frac{(12)^2}{2(9.8)} \]
Выполняя расчеты, получаем:
\[ h \approx 7.35 \, \text{метра} \]
Ответ: на высоте около 7.35 метра кинетическая энергия тела будет вдвое больше его потенциальной энергии. Ответ округляем до десятых, поэтому окончательный ответ будет 7.4 метра.
Начнем с того, что определим потенциальную энергию \( U \) и кинетическую энергию \( K \).
Потенциальная энергия \( U \) обозначает энергию, которую имеет тело из-за своего положения в гравитационном поле Земли.
Кинетическая энергия \( K \) определяет энергию, которую имеет тело из-за его движения.
Из условия задачи известно, что начальная потенциальная энергия равна нулю: \( U_1 = 0 \).
Также дано, что начальная скорость тела составляет 12 м/с. Определим кинетическую энергию в момент броска, когда высота равна нулю:
\[ K_1 = \frac{1}{2} mv^2 = \frac{1}{2} m (12)^2 \]
Теперь, чтобы найти высоту, на которой кинетическая энергия вдвое больше потенциальной энергии, обозначим эту высоту за \( h \), а кинетическую энергию на этой высоте за \( K_2 \).
Потенциальная энергия на высоте \( h \) будет равна \( U_2 = mgh \), где \( g \) - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с² на поверхности Земли).
Согласно условию задачи, кинетическая энергия вдвое больше потенциальной энергии на этой высоте:
\[ K_2 = 2U_2 \]
Теперь у нас есть два уравнения:
Уравнение 1: \( K_1 = \frac{1}{2} m (12)^2 \)
Уравнение 2: \( K_2 = 2U_2 \)
Подставим выражение для \( U_2 \) во второе уравнение:
\[ K_2 = 2(mgh) \]
Так как кинетическая энергия \( K_2 \) равна двум потенциальным энергиям \( U_2 \), то получаем:
\[ 2(mgh) = \frac{1}{2} m (12)^2 \]
Теперь можем решить это уравнение относительно \( h \):
\[ h = \frac{(12)^2}{2(9.8)} \]
Выполняя расчеты, получаем:
\[ h \approx 7.35 \, \text{метра} \]
Ответ: на высоте около 7.35 метра кинетическая энергия тела будет вдвое больше его потенциальной энергии. Ответ округляем до десятых, поэтому окончательный ответ будет 7.4 метра.
Знаешь ответ?