Камень падает с высоты 12 м. Какова его скорость в момент падения на крышу дома, высота которого 4 м? Сопротивлением воздуха пренебречь.
от

1 Ответ

дано:
- начальная высота h_нач = 12 м
- конечная высота h_кон = 4 м
- ускорение свободного падения g ≈ 9.81 м/с²

найти: скорость камня v в момент падения на крышу дома

решение:
Сначала вычислим изменение потенциальной энергии, когда камень падает с высоты 12 м до высоты 4 м.

Разница в высоте h = h_нач - h_кон
h = 12 м - 4 м
h = 8 м

Потенциальная энергия (E_pot) на высоте 12 м:

E_pot_нач = m * g * h_нач
E_pot_нач = m * g * 12

Потенциальная энергия на высоте 4 м:

E_pot_кон = m * g * h_кон
E_pot_кон = m * g * 4

Изменение потенциальной энергии:

ΔE_pot = E_pot_нач - E_pot_кон
ΔE_pot = m * g * 12 - m * g * 4
ΔE_pot = m * g * (12 - 4)
ΔE_pot = m * g * 8

Это изменение потенциальной энергии преобразуется в кинетическую энергию (E_kin) в момент падения на крышу.

По закону сохранения энергии:

E_kin = ΔE_pot
E_kin = m * g * 8

Кинетическая энергия также можно выразить через скорость:

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

Теперь приравняем две формулы для кинетической энергии:

(1/2) * m * v^2 = m * g * 8

Сократим массу m (при условии, что она не равна нулю):

(1/2) * v^2 = g * 8

Теперь выразим скорость v:

v^2 = 2 * g * 8
v^2 = 2 * 9.81 м/с² * 8
v^2 = 156.96 м²/с²

Теперь найдем v:

v = sqrt(156.96) ≈ 12.53 м/с

ответ: скорость камня в момент падения на крышу дома составляет примерно 12.53 м/с.
от