Какова потенциальная энергия тела массой 500 г, которое свободно падает с высоты 15 м ниже его начального положения?

Суть вопроса: Потенциальная энергия и скорость свободного падения

Инструкция: \
Потенциальная энергия (PE) тела, находящегося на высоте над землей, связана с его массой (m) и высотой (h) ниже начального положения формулой PE = mgh, где g - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с² на поверхности Земли).

Для данной задачи, у нас есть масса (500 г = 0.5 кг) и высота (15 м). Мы можем использовать формулу для нахождения потенциальной энергии:

PE = mgh = 0.5 кг * 9.8 м/с² * 15 м = 73.5 Дж

Теперь, чтобы найти скорость (v) тела перед ударом о землю, мы можем использовать закон сохранения энергии. Потенциальная энергия в начальной точке превращается в кинетическую энергию (KE) в конечной точке, когда тело приобретает скорость:

PE = KE
mgh = (1/2)mv²

Масса (m) сокращается и мы получаем:

v² = 2gh

v = √(2gh) = √(2 * 9.8 м/с² * 15 м) ≈ 17.15 м/с

Таким образом, скорость тела перед ударом о землю составляет примерно 17.15 м/с.

Совет: \
Для лучшего понимания потенциальной энергии и скорости свободного падения, рекомендуется ознакомиться с законом сохранения энергии и законами движения. Также полезно проводить практические эксперименты, связанные с падением тел на разных высотах.

Задача на проверку: \
Известно, что потенциальная энергия тела, находящегося на высоте 2 м над землей, составляет 200 Дж. Какова будет масса этого тела, если ускорение свободного падения равно 10 м/с²? Определите также скорость тела перед ударом о землю.