2. На изображении 30.1 представлен график зависимости высоты от времени для мячика, который поднимают и опускают

Содержание вопроса: Механическая энергия и работа

Пояснение:
а) Чтобы найти потенциальную энергию мячика через 2 секунды после начала подъема, мы должны найти соответствующую высоту на графике зависимости высоты от времени. Затем мы используем формулу для потенциальной энергии, которая определяется как умножение массы мячика (100 г) на ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с²) и на высоту подъема. Потенциальная энергия (ПЭ) вычисляется по формуле: ПЭ = mgh, где m - масса, g - ускорение свободного падения, h - высота.

б) Аналогично, чтобы найти потенциальную энергию мячика через 5 секунд после начала подъема, мы проделываем те же самые шаги, находя соответствующую высоту на графике и используя формулу ПЭ = mgh.

в) Чтобы найти работу силы тяжести во временном интервале от 2 секунд до 5 секунд, нам нужно найти разность потенциальной энергии (ΔПЭ) между этими двумя моментами времени. Разница между десятьсяю энергией в двух точках равна работе силы тяжести, потому что потенциальная энергия является мерой работы, совершенной против силы тяжести.

Пример:
а) Высота через 2 секунды = 10 м
ПЭ = (0.1 кг) x (9,8 м/с²) x (10 м) = 9,8 Дж

б) Высота через 5 секунд = 20 м
ПЭ = (0,1 кг) x (9,8 м/с²) x (20 м) = 19,6 Дж

в) Разница в потенциальной энергии = 19,6 Дж - 9,8 Дж = 9,8 Дж.
Работа силы тяжести в интервале времени от 2 секунд до 5 секунд составляет 9,8 Дж.

Совет:
Чтобы лучше понять концепцию потенциальной энергии мячика и работы силы тяжести, полезно проводить аналогии или визуализации. Можно представить мячик, находящийся на определенной высоте, как надувной шарик, натянутый на растянутой резинке. Когда шарик поднимают или опускают, у него есть потенциальная энергия, и работа силы тяжести выполняется при его подъеме или опускании.

Проверочное упражнение:
Определите потенциальную энергию мячика, когда он находится на высоте 15 м. Масса мячика составляет 0,2 кг.