Изобразите поделку, представляющую собой мячик, который упал на пол с высоты 1,8 м и затем отскочил на свою исходную

Тема: Механическая энергия и упругий удар

Инструкция: В данной задаче нам необходимо рассмотреть механическую энергию мячика, упавшего на пол с высоты 1,8 м и отскочившего на свою исходную высоту. Удар о пол считается упругим, что означает, что кинетическая энергия мячика перед ударом равна его кинетической энергии после отскока.

1. Последовательность преобразований механической энергии:
- Начальное состояние: положение мячика на высоте 1,8 м. Его потенциальная энергия - максимальна, а кинетическая энергия - равна 0.
- Удар о пол: потенциальная энергия мячика превращается в кинетическую энергию. Потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия растет.
- Отскок мячика: кинетическая энергия достигает максимального значения, потенциальная энергия снова уменьшается.
- Возврат на исходную высоту: кинетическая энергия уменьшается, потенциальная энергия растет, приходя к исходному значению.

2. Максимальные значения кинетической и потенциальной энергии мячика:
- Кинетическая энергия мячика равна потенциальной энергии в момент удара о пол, так как это упругий удар. Поэтому, максимальное значение кинетической энергии равно максимальной потенциальной энергии мячика.
- Потенциальная энергия в данной задаче равна mgh, где m - масса мячика, g - ускорение свободного падения (принимаем 9,8 м/с²), h - высота падения.
- Подставим известные значения: m = 200 г = 0,2 кг, g = 9,8 м/с², h = 1,8 м.
- Максимальная потенциальная и кинетическая энергии мячика равны m * g * h = 0,2 * 9,8 * 1,8 = 3,528 Дж.

3. Скорость мячика в момент удара о пол:
- Поскольку перед ударом о пол кинетическая энергия мячика равна его кинетической энергии после отскока, мы можем использовать закон сохранения механической энергии.
- Потенциальная энергия мячика в момент удара о пол полностью превращается в его кинетическую энергию: mgh = (1/2)mv².
- Здесь m - масса мячика, h - высота падения, v - скорость мячика в момент удара о пол.
- Подставим известные значения: m = 200 г = 0,2 кг, g = 9,8 м/с², h = 1,8 м.
- (1/2)mv² = mgh
- (1/2)v² = gh
- v² = 2gh
- v = √(2gh)
- Подставим значения: v = √(2 * 9,8 * 1,8) ≈ 6,16 м/с.

4. Общая энергия мячика в произвольной точке траектории:
- В произвольной точке траектории общая энергия мячика равна сумме его кинетической и потенциальной энергии.
- Общая энергия мячика равна mgh + (1/2)mv², где m - масса мячика, g - ускорение свободного падения, h - высота, v - скорость мячика.
- Подставим известные значения: m = 200 г = 0,2 кг, g = 9,8 м/с², h = 1,8 м, v ≈ 6,16 м/с.
- Общая энергия мячика в произвольной точке траектории: 0,2 * 9,8 * 1,8 + (1/2) * 0,2 * (6,16)².

Совет: Чтобы лучше понять данную тему, рекомендуется изучать законы сохранения энергии и удары в рамках механики.

Закрепляющее упражнение: Чему равна общая энергия мячика в половине его полета (на высоте 0,9 м)? Не забудьте использовать законы сохранения энергии.