Тело брошено вертикально вверх со скоростью 20 м/с. На какой высоте его кинетическая энергия будет в 2 раза меньше потенциальной?
от

1 Ответ

Дано:  
начальная скорость v0 = 20 м/с,  
масса m (не указана, но она сократится в расчетах).  

Найти:  
высоту h, на которой кинетическая энергия будет в 2 раза меньше потенциальной.

Решение:  
1. Кинетическая энергия тела определяется формулой:  
Ek = 1/2 * m * v^2,  
где v - скорость тела в данный момент времени.

2. Потенциальная энергия определяется формулой:  
Ep = m * g * h,  
где g = 9,81 м/с^2 - ускорение свободного падения.

3. Необходимо найти такую высоту h, при которой:  
Ek = 1/2 * Ep.  
Это означает:  
1/2 * m * v^2 = 1/2 * (m * g * h).  
Сократив 1/2 и массу m, получаем:  
v^2 = g * h.  

4. Теперь нужно выразить скорость v через высоту h. При движении тела вверх, его скорость v можно найти по формуле:  
v^2 = v0^2 - 2 * g * h.  
Здесь v0 = 20 м/с - начальная скорость, g = 9,81 м/с^2 - ускорение свободного падения.

5. Подставим v^2 из первого уравнения во второе:  
g * h = v0^2 - 2 * g * h.  
6. Сложим все слагаемые:  
g * h + 2 * g * h = v0^2,  
3 * g * h = v0^2.

7. Выразим высоту h:  
h = v0^2 / (3 * g).  
8. Подставим значения:  
h = (20 м/с)^2 / (3 * 9,81 м/с^2) = 400 / 29,43 ≈ 13,59 м.

Ответ:  
Высота, на которой кинетическая энергия будет в 2 раза меньше потенциальной, составляет примерно 13,59 метра.
от