Тело массой 600 г было брошено вертикально вниз со скоростью 10 м/с с высоты 30 метров над Землей. На какой высоте над Землей кинетическая энергия этого тела удвоится? Какова будет кинетическая энергия тела в момент, когда оно коснется Земли?

Физика 8 класс Законы сохранения энергии кинетическая энергия тело массой 600 г высота 30 метров скорость 10 м/с физика 8 класс движение тела энергия при падении удвоение энергии Падение тела расчет кинетической энергии Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать формулы для кинетической и потенциальной энергии, а также законы сохранения энергии.

Шаг 1: Определим начальные условия.

• Масса тела (m) = 600 г = 0.6 кг (переведем в килограммы).
• Начальная скорость (v0) = 10 м/с.
• Начальная высота (h0) = 30 м.

Шаг 2: Найдем начальную кинетическую энергию (KE0).

Формула для кинетической энергии:

KE = (1/2) * m * v^2

Подставим значения:

KE0 = (1/2) * 0.6 * (10)^2 = 0.3 * 100 = 30 Дж.

Шаг 3: Найдем потенциальную энергию на высоте 30 м (PE0).

Формула для потенциальной энергии:

PE = m * g * h

где g = 9.81 м/с² (ускорение свободного падения).

Подставим значения:

PE0 = 0.6 * 9.81 * 30 = 176.58 Дж.

Шаг 4: Найдем полную механическую энергию (E0) в начале движения.

E0 = KE0 + PE0 = 30 + 176.58 = 206.58 Дж.

Шаг 5: Найдем высоту, на которой кинетическая энергия удвоится.

Кинетическая энергия удвоится при:

KE = 2 * KE0 = 2 * 30 = 60 Дж.

Теперь найдем, сколько потенциальной энергии будет на этой высоте (h1):

По закону сохранения энергии:

E = KE + PE

206.58 = 60 + PE1

PE1 = 206.58 - 60 = 146.58 Дж.

Шаг 6: Найдем высоту (h1), соответствующую этой потенциальной энергии.

Используем формулу для потенциальной энергии:

PE1 = m * g * h1

146.58 = 0.6 * 9.81 * h1

h1 = 146.58 / (0.6 * 9.81) = 24.93 м.

Теперь мы знаем, что высота над Землей, на которой кинетическая энергия удвоится, равна:

h = h0 - h1 = 30 - 24.93 = 5.07 м.

Шаг 7: Найдем кинетическую энергию в момент, когда тело коснется Земли.

Когда тело коснется Земли, потенциальная энергия будет равна нулю (PE = 0), и вся механическая энергия превратится в кинетическую:

KE = E0 = 206.58 Дж.

Ответ:

• Высота, на которой кинетическая энергия удвоится: 5.07 м.
• Кинетическая энергия тела в момент, когда оно коснется Земли: 206.58 Дж.