а) Начальная кинетическая энергия камня равна нулю, так как он находится в состоянии покоя.
б) Начальная потенциальная энергия камня можно рассчитать по формуле:
Ep = m * g * h
где Ep - потенциальная энергия, m - масса камня, g - ускорение свободного падения (приближенно принимается равным 9,8 м/с²), h - высота.
Подставляем значения:
Ep = 0,5 кг * 9,8 м/с² * 20 м = 98 Дж
в) Для определения скорости камня непосредственно перед падением на землю можно использовать формулу закона сохранения механической энергии:
Ep + Ek = const
Так как начальная кинетическая энергия равна нулю, то можно записать:
Ep = Ek
m * g * h = (1/2) * m * v^2
где v - скорость камня перед падением на землю.
Выразим скорость:
v = sqrt(2*g*h)
Подставим значения:
v = sqrt(2 * 9,8 м/с² * 20 м) ≈ 19,8 м/с
Ответы:
а) Начальная кинетическая энергия камня равна 0 Дж.
б) Начальная потенциальная энергия камня равна 98 Дж.
в) Скорость камня непосредственно перед падением на землю 19,8 м/с