Дано:
масса камня m = 1 кг
высота h = 30 м
начальная скорость v0 = 25 м/с
конечная скорость v = 30 м/с
гравитационное ускорение g = 9,81 м/с^2
Найти:
величину механической энергии, перешедшей во внутреннюю в результате действия силы трения.
Решение:
1. Найдем начальную потенциальную энергию E_pot1:
E_pot1 = m * g * h
E_pot1 = 1 кг * 9,81 м/с^2 * 30 м = 294,3 Дж.
2. Найдем начальную кинетическую энергию E_kin1:
E_kin1 = 0,5 * m * v0^2
E_kin1 = 0,5 * 1 кг * (25 м/с)^2 = 312,5 Дж.
3. Найдем полную механическую энергию в начале E_total1:
E_total1 = E_pot1 + E_kin1
E_total1 = 294,3 Дж + 312,5 Дж = 606,8 Дж.
4. Найдем конечную кинетическую энергию E_kin2 перед ударом:
E_kin2 = 0,5 * m * v^2
E_kin2 = 0,5 * 1 кг * (30 м/с)^2 = 450 Дж.
5. Полная механическая энергия в конце E_total2 (потенциальная энергия равна нулю на уровне земли):
E_total2 = E_kin2
E_total2 = 450 Дж.
6. Найдем изменение механической энергии ΔE:
ΔE = E_total2 - E_total1
ΔE = 450 Дж - 606,8 Дж = -156,8 Дж.
7. Величина механической энергии, перешедшая во внутреннюю в результате действия силы трения, равна:
Внутренняя энергия = -ΔE = 156,8 Дж.
Ответ:
Величина механической энергии, перешедшей во внутреннюю в результате действия силы трения, составляет 156,8 Дж.