Какова кинетическая энергия падающего камня массой 1 кг с высоты 30 м над землей, если сопротивление воздуха

Тема: Кинетическая энергия падающего камня

Объяснение: Кинетическая энергия (KE) - это энергия, связанная с движением объекта. Она определяется как половина произведения массы объекта и квадрата его скорости: KE = (1/2) * m * v^2, где m - масса объекта, v - его скорость.

Для решения задачи нам дана масса камня (1 кг) и высота, с которой он падает (30 м). По закону сохранения механической энергии, потенциальная энергия (PE) камня на высоте равна кинетической энергии на земле. Потенциальная энергия рассчитывается по формуле: PE = m * g * h, где g - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с^2), h - высота падения.

Следовательно, PE = KE. Подставляя значения из задачи, получаем: m * g * h = (1/2) * m * v^2.

Из этого соотношения мы можем найти скорость камня в момент удара:

(1/2) * m * v^2 = m * g * h

v^2 = 2 * g * h

v = √(2 * g * h)

Подставляя значения:

v = √(2 * 9.8 * 30) ≈ 19.8 м/с

Далее, мы можем рассчитать кинетическую энергию, подставляя значение скорости в формулу KE = (1/2) * m * v^2:

KE = (1/2) * 1 * (19.8)^2 ≈ 195.31 Дж

Ответ: Кинетическая энергия падающего камня массой 1 кг с высоты 30 м над землей, если сопротивление воздуха пренебрежимо мало, составляет примерно 195.31 Дж.

Совет: Чтобы лучше понять концепцию кинетической энергии, рекомендуется ознакомиться с ее определением и формулой. Также полезно изучить основы механики, включая закон сохранения энергии и ускорение свободного падения.

Упражнение: Какова кинетическая энергия падающего камня массой 2 кг с высоты 20 м над землей при отсутствии сопротивления воздуха? (ответ в Дж)