С какой скоростью двигалось тело на высоте 10 м, если его масса составляет 1 кг и оно было брошено вертикально вверх с поверхности земли и достигло максимальной высоты 20 м? Не учитывать сопротивление воздуха и не копировать решения с других сайтов. Дано: масса тела - 1 кг, максимальная высота - 20 м. Найти: скорость на высоте 10 м.
Винтик
Чтобы найти скорость тела на высоте 10 м, необходимо использовать законы сохранения энергии. По закону сохранения механической энергии, полная механическая энергия тела (кинетическая энергия и потенциальная энергия) остается постоянной в отсутствие потерь на сопротивление воздуха.
На максимальной высоте потенциальная энергия тела достигает своего максимума, а кинетическая энергия становится равной нулю. Потенциальная энергия тела на высоте 10 м будет равна потенциальной энергии тела на высоте 20 м, то есть mgh, где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, h - высота.
Поскольку масса тела составляет 1 кг, ускорение свободного падения примерно равно 9.8 м/с^2, а высота равна 10 м, мы можем использовать эти значения для вычисления потенциальной энергии на высоте 10 м:
\(E_{пот} = mgh = 1 \, \text{кг} \times 9.8 \, \text{м/с}^2 \times 10 \, \text{м} = 98 \, \text{Дж}\)
Так как кинетическая энергия на высоте 10 м равна нулю, полная механическая энергия на этой высоте также равна потенциальной энергии:
\(E_{мех} = E_{пот} = 98 \, \text{Дж}\)
Теперь мы можем использовать формулу для кинетической энергии, чтобы найти скорость тела на высоте 10 м. Кинетическая энергия выражается как половина произведения массы тела на квадрат его скорости:
\(E_{кин} = \frac{1}{2}mv^2\)
Где m - масса тела, v - скорость тела.
Подставляя известные значения, получаем:
\(98 \, \text{Дж} = \frac{1}{2} \times 1 \, \text{кг} \times v^2\)
Решая уравнение относительно скорости, получаем:
\(v^2 = \frac{196 \, \text{Дж}}{\text{кг}}\)
\(v = \sqrt{\frac{196 \, \text{Дж}}{\text{кг}}} \approx 14 \, \text{м/с}\)
Таким образом, скорость тела на высоте 10 м составляет около 14 м/с.
На максимальной высоте потенциальная энергия тела достигает своего максимума, а кинетическая энергия становится равной нулю. Потенциальная энергия тела на высоте 10 м будет равна потенциальной энергии тела на высоте 20 м, то есть mgh, где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, h - высота.
Поскольку масса тела составляет 1 кг, ускорение свободного падения примерно равно 9.8 м/с^2, а высота равна 10 м, мы можем использовать эти значения для вычисления потенциальной энергии на высоте 10 м:
\(E_{пот} = mgh = 1 \, \text{кг} \times 9.8 \, \text{м/с}^2 \times 10 \, \text{м} = 98 \, \text{Дж}\)
Так как кинетическая энергия на высоте 10 м равна нулю, полная механическая энергия на этой высоте также равна потенциальной энергии:
\(E_{мех} = E_{пот} = 98 \, \text{Дж}\)
Теперь мы можем использовать формулу для кинетической энергии, чтобы найти скорость тела на высоте 10 м. Кинетическая энергия выражается как половина произведения массы тела на квадрат его скорости:
\(E_{кин} = \frac{1}{2}mv^2\)
Где m - масса тела, v - скорость тела.
Подставляя известные значения, получаем:
\(98 \, \text{Дж} = \frac{1}{2} \times 1 \, \text{кг} \times v^2\)
Решая уравнение относительно скорости, получаем:
\(v^2 = \frac{196 \, \text{Дж}}{\text{кг}}\)
\(v = \sqrt{\frac{196 \, \text{Дж}}{\text{кг}}} \approx 14 \, \text{м/с}\)
Таким образом, скорость тела на высоте 10 м составляет около 14 м/с.
Знаешь ответ?