Какова работа силы тяжести, изменение потенциальной энергии и изменение кинетической энергии для тела массой 0,5 кг, которое брошено вертикально вверх со скоростью 4 м/с, когда оно поднимается до максимальной высоты?

Физика 8 класс Законы сохранения энергии работа силы тяжести потенциальная энергия кинетическая энергия тело массой 0,5 кг скорость 4 м/с максимальная высота физика движения энергия в физике Новый

Давайте разберемся с задачей по физике шаг за шагом. У нас есть тело массой 0,5 кг, которое брошено вертикально вверх со скоростью 4 м/с. Мы хотим найти работу силы тяжести, изменение потенциальной энергии и изменение кинетической энергии, когда тело поднимается до максимальной высоты.

Шаг 1: Изменение кинетической энергии

Кинетическая энергия (K) тела рассчитывается по формуле:

K = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса тела (0,5 кг),
• v - скорость тела (4 м/с).

Подставим значения:

K = (0,5 * 4^2) / 2 = (0,5 * 16) / 2 = 8 / 2 = 4 Дж.

Таким образом, начальная кинетическая энергия тела равна 4 Дж.

Шаг 2: Максимальная высота

Когда тело поднимается, оно замедляется до тех пор, пока не достигнет максимальной высоты, где его скорость станет равной 0 м/с. На этой высоте вся кинетическая энергия превратится в потенциальную энергию (U).

Потенциальная энергия рассчитывается по формуле:

U = m * g * h

где:

• g - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²),
• h - максимальная высота, которую мы хотим найти.

Мы знаем, что вся кинетическая энергия превратится в потенциальную:

U = K.

Следовательно:

m * g * h = 4 Дж.

Подставим известные значения:

0,5 * 9,8 * h = 4.

Теперь решим это уравнение для h:

4 = 4,9 * h.

h = 4 / 4,9 ≈ 0,816 м.

Таким образом, максимальная высота, на которую поднимется тело, составляет примерно 0,816 метра.

Шаг 3: Изменение потенциальной энергии

Теперь мы можем найти изменение потенциальной энергии, когда тело поднимается до максимальной высоты:

ΔU = m * g * h = 0,5 * 9,8 * 0,816 ≈ 4 Дж.

Шаг 4: Работа силы тяжести

Работа силы тяжести (A) равна изменению потенциальной энергии, но с противоположным знаком:

A = -ΔU.

Следовательно:

A = -4 Дж.

Итак, подводя итоги:

• Работа силы тяжести: -4 Дж.
• Изменение потенциальной энергии: 4 Дж.
• Изменение кинетической энергии: -4 Дж (поскольку тело теряет кинетическую энергию, поднимаясь вверх).

Таким образом, мы рассмотрели работу силы тяжести, изменение потенциальной и кинетической энергии для данного тела. Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь спрашивать!