Мяч массой 0,4 кг бросают вертикально вверх со скоростью 20 м/с. В данной задаче не учитывается сопротивление воздуха

Механика: Кинетическая и потенциальная энергия

Разъяснение:
a) Кинетическая энергия (К.Э.) определяется формулой К.Э. = (m*v^2)/2, где m - масса мяча, v - скорость мяча. В данном случае, масса мяча равна 0,4 кг, а его скорость в момент бросания равна 20 м/с. Подставляем значения в формулу:
К.Э. = (0,4 * 20^2)/2 = 0,4 * 400/2 = 80 Дж

b) Закон сохранения механической энергии гласит, что в замкнутой системе, механическая энергия остается постоянной, если не действуют внешние не консервативные силы. В данном случае, если не считать сопротивление воздуха, закон сохранения механической энергии может быть сформулирован как: Сумма кинетической и потенциальной энергии тела в любой точке его движения остается постоянной.

c) Потенциальная энергия (П.Э.) тела на высоте h над поверхностью Земли определяется формулой П.Э. = m*g*h, где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, h - высота над поверхностью Земли. В верхней точке траектории высота мяча будет максимальной, и его скорость будет равна 0. Поэтому, П.Э. в верхней точке будет максимальной. Подставляем значения в формулу:
П.Э. = 0,4 * 10 * h = 4 * h

d) Для расчета высоты подъема мяча можно использовать формулу энергии: К.Э. + П.Э. = П.Э. + К.Э.
Первая потенциальная энергия равна 0, так как мяч находится на поверхности Земли, а вторая потенциальная энергия будет равна 4h. Подставим значения кинетической энергии и потенциальной энергии:
80 + 0 = 0 + 4h
80 = 4h
h = 20 метров

Совет: Чтобы лучше понять концепцию кинетической и потенциальной энергии, можно представить кинетическую энергию как энергию движения и потенциальную энергию как энергию накопленную из-за положения объекта в гравитационном поле Земли.

Ещё задача:
Мяч массой 0,5 кг бросают с начальной скоростью 10 м/с. Найдите кинетическую энергию мяча в момент бросания. Определите потенциальную энергию мяча в верхней точке его траектории. Рассчитайте высоту подъема мяча в этой задаче.