Груз массой 100 г свободно падает с высоты 10 м с нулевой начальной скоростью. Определите потенциальную энергию груза в тот момент времени, когда его скорость равна 8 м/с. Принять, что потенциальная энергия груза равна нулю на поверхности Земли

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения энергии, который гласит, что кинетическая энергия тела, падающего свободно под действием силы тяжести, равна потенциальной энергии тела плюс кинетической энергии тела.

Наивысшей точкой траектории падения является место, где кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная энергия максимальна. Потенциальная энергия в этой точке равна потенциальной энергии в начальной точке (когда скорость груза равна нулю) плюс кинетическая энергия в начальной точке.

Потенциальная энергия в начальной точке равна 0 (по условию задачи).

Кинетическая энергия в начальной точке:
Ek = (mv^2)/2, где m - масса груза, v - скорость груза
Ek = (1000^2)/2 = 0

Потенциальная энергия в наивысшей точке:
Ep = mgh, где g - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с^2), h - высота
Ep = 1009.810 = 9800 Дж

Кинетическая энергия в наивысшей точке:
Ek' = (mv'^2)/2, где v' - скорость груза в этой точке
Ek' = (1008^2)/2 = 3200 Дж

Итак, потенциальная энергия груза в тот момент времени, когда его скорость равна 8 м/с, составляет 9800 - 3200 = 6600 Дж.