Какова будет потенциальная и кинетическая энергия мяча массой 0,5 кг, который подбрасывают вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с, когда его скорость уменьшится в 2 раза?

Физика 8 класс Энергия в механике потенциальная энергия кинетическая энергия физика 8 класс мяч 0,5 кг скорость 20 м/с вертикальный бросок энергия мяча уменьшение скорости Новый

Для решения этой задачи нам нужно определить потенциальную и кинетическую энергию мяча в момент, когда его скорость уменьшится в 2 раза. Начнем с основ и разберем шаги по порядку.

Шаг 1: Определим начальные параметры мяча.

• Масса мяча (m) = 0,5 кг
• Начальная скорость (v0) = 20 м/с

Шаг 2: Найдем скорость мяча, когда она уменьшится в 2 раза.

Если начальная скорость мяча равна 20 м/с, то при уменьшении в 2 раза его скорость будет:

• v = 20 м/с / 2 = 10 м/с

Шаг 3: Рассчитаем кинетическую энергию (KE) мяча при скорости 10 м/с.

Формула для расчета кинетической энергии выглядит следующим образом:

KE = (m * v^2) / 2

Подставим известные значения:

• KE = (0,5 кг * (10 м/с)^2) / 2
• KE = (0,5 * 100) / 2
• KE = 50 / 2 = 25 Дж

Шаг 4: Найдем потенциальную энергию (PE) мяча в момент, когда его скорость 10 м/с.

Потенциальная энергия рассчитывается по формуле:

PE = m * g * h

где g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²), а h - высота, на которой находится мяч.

Шаг 5: Найдем высоту (h), на которую поднимется мяч при начальной скорости 20 м/с.

Используем закон сохранения энергии: вся начальная кинетическая энергия превратится в потенциальную на максимальной высоте.

• KE начальная = PE максимальная
• 25 Дж = 0,5 кг * 9,81 м/с² * h

Теперь выразим h:

• h = 25 Дж / (0,5 кг * 9,81 м/с²)
• h = 25 / 4,905 = 5,1 м

Шаг 6: Теперь найдем потенциальную энергию, когда мяч находится на высоте, соответствующей скорости 10 м/с.

Чтобы найти высоту, когда скорость 10 м/с, можно использовать уравнение движения:

v^2 = v0^2 - 2g * h

Где v0 = 20 м/с, v = 10 м/с, g = 9,81 м/с². Подставим значения:

• (10 м/с)^2 = (20 м/с)^2 - 2 * 9,81 м/с² * h
• 100 = 400 - 19,62h
• 19,62h = 400 - 100 = 300
• h = 300 / 19,62 ≈ 15,3 м

Теперь подставим h в формулу для потенциальной энергии:

• PE = 0,5 кг * 9,81 м/с² * 15,3 м
• PE ≈ 0,5 * 9,81 * 15,3 ≈ 75,1 Дж

Итак, в момент, когда скорость мяча составляет 10 м/с:

• Кинетическая энергия (KE) ≈ 25 Дж
• Потенциальная энергия (PE) ≈ 75,1 Дж