Дано:
Масса шара, m = 0.1 кг
Начальная скорость шара, v = 20 м/с
Ускорение свободного падения, g = 9.8 м/c^2
а) Начальная кинетическая энергия шара определяется формулой:
Ek = (1/2) * m * v^2
Ek = (1/2) * 0.1 * 20^2
Ek = 20 Дж
б) Высота, на которой кинетическая энергия шара равна его потенциальной энергии:
Кинетическая энергия = Потенциальная энергия
(1/2) * m * v^2 = m * g * h
20 = 0.1 * 9.8 * h
h = 20 / (0.1 * 9.8)
h ≈ 20.41 м
в) В момент, когда кинетическая энергия шара равна его потенциальной энергии, сумма их энергий равна полной механической энергии системы, которая сохраняется в отсутствие не консервативных сил, таких как трение. Таким образом, можно использовать закон сохранения энергии для решения этой части задачи.
На начальной высоте у шара есть только кинетическая энергия, а на высоте h кинетическая энергия стала равной потенциальной энергии:
Ek = Ep
(1/2) * m * v^2 = m * g * h
(1/2) * 0.1 * 20^2 = 0.1 * 9.8 * h
200 = 9.8 * h
h = 200 / 9.8
h ≈ 20.41 м
Ответ:
а) Начальная кинетическая энергия шара равна 20 Дж.
б) Кинетическая энергия шара равна его потенциальной энергии на высоте около 20.41 м.
в) Кинетическая энергия шара станет равной его потенциальной энергии через примерно 2.08 секунды после броска.