1) Футбольный мяч обладает кинетической энергией 20 Дж при скорости 36 км/ч. Какую массу имеет мяч?
2) На какой высоте находится голубь, если его потенциальная энергия составляет 70,4 Дж, а масса птицы равна 400 г?
3) Какова полная механическая энергия тела массой 700 г, которое на высоте 2 км имело скорость 0,3 км/с?
Физика11 классМеханикакинетическая энергияпотенциальная энергиямеханическая энергиямасса мячавысота голубяскорость телафизика 11 класс
1) Найдем массу футбольного мяча.
Формула для кинетической энергии выглядит так:
E_k = (m * v^2) / 2,
где E_k - кинетическая энергия, m - масса, v - скорость.
Сначала преобразуем скорость из километров в час в метры в секунду:
36 км/ч = 36 * (1000 м / 3600 с) = 10 м/с.
Теперь подставим известные значения в формулу:
Подставляем в формулу:
20 = (m * (10)^2) / 2.
Упростим уравнение:
20 = (m * 100) / 2.
Умножим обе стороны на 2:
40 = m * 100.
Теперь делим обе стороны на 100:
m = 40 / 100 = 0,4 кг.
Таким образом, масса футбольного мяча составляет 0,4 кг.
2) Найдем высоту, на которой находится голубь.
Формула для потенциальной энергии выглядит так:
E_p = m * g * h,
где E_p - потенциальная энергия, m - масса, g - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²),h - высота.
Известно, что:
Теперь подставим известные значения в формулу:
70,4 = 0,4 * 9,8 * h.
Упростим уравнение:
70,4 = 3,92 * h.
Теперь делим обе стороны на 3,92:
h = 70,4 / 3,92 ≈ 17,9 м.
Таким образом, голубь находится на высоте примерно 17,9 метра.
3) Найдем полную механическую энергию тела.
Полная механическая энергия (E) состоит из суммы потенциальной и кинетической энергии:
E = E_p + E_k.
Сначала найдем потенциальную энергию:
E_p = m * g * h.
Здесь:
Подставим значения:
E_p = 0,7 * 9,8 * 2000.
Упрощаем:
E_p = 13760 Дж.
Теперь найдем кинетическую энергию:
E_k = (m * v^2) / 2.
Сначала преобразуем скорость:
0,3 км/с = 0,3 * 1000 м/с = 300 м/с.
Теперь подставим в формулу:
E_k = (0,7 * (300)^2) / 2.
Упрощаем:
E_k = (0,7 * 90000) / 2 = 31500 Дж.
Теперь найдем полную механическую энергию:
E = E_p + E_k = 13760 + 31500 = 45260 Дж.
Таким образом, полная механическая энергия тела составляет 45260 Дж.