Чему равна суммарная механическая энергия степного журавля-красавки массой 3 кг, находящегося в полете на высоте

Для решения данной задачи нам понадобятся знания о механической энергии. Механическая энергия состоит из кинетической и потенциальной энергии.

Кинетическая энергия определяется как половина произведения массы тела на квадрат его скорости:

\[K = \frac{1}{2}mv^2\]

Где:
\(K\) - кинетическая энергия,
\(m\) - масса тела,
\(v\) - скорость тела.

Потенциальная энергия зависит от высоты и определяется формулой:

\[P = mgh\]

Где:
\(P\) - потенциальная энергия,
\(m\) - масса тела,
\(g\) - ускорение свободного падения (приближенно равно 9.8 м/с\(^2\)),
\(h\) - высота.

Суммарная механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергии:

\[E = K + P\]

Для решения задачи, сначала найдем кинетическую энергию. Поскольку мы не знаем скорость степного журавля-красавки, но знаем его массу, мы не можем точно рассчитать кинетическую энергию. Однако, мы можем предположить, что птица находится в полете с постоянной скоростью, и тогда ее кинетическая энергия будет постоянной. Таким образом, мы можем считать, что кинетическая энергия равна \(K = 0.5 \cdot 3 \cdot v^2\).

Теперь найдем потенциальную энергию. По условию задачи, на поверхности Земли потенциальная энергия равна нулю. Таким образом, нам нужно найти потенциальную энергию на высоте 1 км над поверхностью Земли. Мы используем формулу для потенциальной энергии: \(P = 3 \cdot 9.8 \cdot 1000\).

Теперь можем найти суммарную механическую энергию:

\[E = K + P = 0.5 \cdot 3 \cdot v^2 + 3 \cdot 9.8 \cdot 1000\]

Ответом на первую часть задачи, то есть на вопрос о суммарной механической энергии степного журавля-красавки находящегося в полете на высоте 1 км над поверхностью Земли, является выражение \(0.5 \cdot 3 \cdot v^2 + 3 \cdot 9.8 \cdot 1000\), где скорость птицы (\(v\)) неизвестна.

При спуске на землю, высота уменьшается, следовательно, уменьшается и потенциальная энергия (\(P\)).

Перемена потенциальной энергии равна разнице потенциальных энергий на разных высотах. Так как на поверхности Земли потенциальная энергия равна нулю, то выполнено уравнение \(\Delta P = P_{\text{начальное}} - P_{\text{конечное}}\).

Следовательно, при спуске на землю с высоты 1 км над поверхностью Земли, изменение потенциальной энергии равно \(-3 \cdot 9.8 \cdot 1000\).

Ответ на вторую часть задачи, касающийся изменения механической энергии во время полета и при спуске, может быть представлен числом \(-3 \cdot 9.8 \cdot 1000\) (с учетом положительного знака для изменения потенциальной энергии при полете вверх и отрицательного знака для изменения потенциальной энергии при спуске на землю).