С какой высоты h1 над землей падало тело массой m=2 кг, если при его перемещении до высоты h2=8 м сила тяжести совершила работу A=156,8 Дж?

Физика 11 класс Законы механики высота падения работа силы тяжести физика 11 класс тело массой 2 кг перемещение тела закон сохранения энергии механическая работа Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать понятие работы, совершенной силой тяжести, и формулу для работы. Работа, совершаемая силой тяжести, может быть выражена через изменение потенциальной энергии тела.

Сначала давайте вспомним, что работа силы тяжести (A) при перемещении тела на высоту (h) может быть вычислена по формуле:

A = m * g * h

где:

• A - работа, совершенная силой тяжести (в джоулях);
• m - масса тела (в килограммах);
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²);
• h - высота, на которую поднимается тело (в метрах).

Теперь подставим известные значения в формулу. У нас есть:

• m = 2 кг;
• A = 156,8 Дж;
• g = 9,8 м/с².

Подставим эти значения в формулу работы:

156,8 = 2 * 9,8 * h2

Теперь мы можем выразить h2:

h2 = A / (m * g)

Подставляем значения:

h2 = 156,8 / (2 * 9,8)

Теперь вычислим h2:

h2 = 156,8 / 19,6

h2 = 8 м

Это значение h2 совпадает с данными задачи, что подтверждает правильность нашего подхода.

Теперь, чтобы найти высоту h1, с которой тело падало, нужно учесть, что при падении с высоты h1 на высоту h2 сила тяжести также совершала работу. Мы можем выразить h1 через h2 и работу:

Работа, совершенная силой тяжести при падении с высоты h1 до h2:

A = m * g * (h1 - h2)

Теперь подставим известные значения:

156,8 = 2 * 9,8 * (h1 - 8)

Решим это уравнение:

156,8 = 19,6 * (h1 - 8)

Разделим обе стороны на 19,6:

h1 - 8 = 156,8 / 19,6

Вычислим правую часть:

h1 - 8 = 8

Теперь добавим 8 к обеим сторонам уравнения:

h1 = 8 + 8

h1 = 16 м

Таким образом, тело массой 2 кг падало с высоты h1 = 16 метров.