Тело весом 250 граммов падает вниз без начального импульса с высоты 30 метров. На какой высоте потенциальная энергия уменьшилась на 45 Дж по сравнению с начальным значением?

Физика 10 класс Потенциальная энергия потенциальная энергия физика Падение тела высота работа силы Энергия механика законы физики гравитация расчет энергии Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать формулу для потенциальной энергии (PE) и понять, как она изменяется при падении тела.

1. Определим начальную потенциальную энергию.

Потенциальная энергия тела на высоте h определяется по формуле:

PE = m * g * h

где:

• m - масса тела (в килограммах),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
• h - высота (в метрах).

Поскольку масса тела у нас 250 граммов, сначала переведем это значение в килограммы:

m = 250 г = 0.25 кг

Теперь подставим значения в формулу для начальной потенциальной энергии на высоте 30 метров:

PE_initial = 0.25 kg * 9.81 m/s² * 30 m

PE_initial = 0.25 * 9.81 * 30 = 73.575 Дж.

2. Найдем потенциальную энергию после уменьшения на 45 Дж.

Теперь мы знаем, что потенциальная энергия уменьшилась на 45 Дж. Найдем новую потенциальную энергию:

PE_final = PE_initial - 45 Дж

PE_final = 73.575 Дж - 45 Дж = 28.575 Дж.

3. Найдем новую высоту, соответствующую этой потенциальной энергии.

Используя ту же формулу для потенциальной энергии, мы можем выразить высоту:

PE_final = m * g * h_final

Отсюда:

h_final = PE_final / (m * g)

Подставим известные значения:

h_final = 28.575 Дж / (0.25 кг * 9.81 м/с²)

h_final = 28.575 / 2.4525 ≈ 11.65 м.

4. Найдем, на какой высоте уменьшилась потенциальная энергия.

Теперь мы можем найти высоту, на которой потенциальная энергия уменьшилась:

h_reduction = h_initial - h_final

h_reduction = 30 м - 11.65 м = 18.35 м.

Ответ: Потенциальная энергия уменьшилась на 45 Дж на высоте примерно 18.35 метров от начальной высоты.