а) Начальная потенциальная энергия мяча можно рассчитать по формуле:
Ep = m * g * h
где Ep - потенциальная энергия, m - масса мяча, g - ускорение свободного падения (приближенно принимается равным 9,8 м/с²), h - высота.
В данном случае, перед броском мяч находится на уровне земли, поэтому начальная потенциальная энергия равна 0.
б) Начальная кинетическая энергия мяча можно рассчитать по формуле:
Ek = (1/2) * m * v^2
где Ek - кинетическая энергия, m - масса мяча, v - скорость.
Подставляем значения:
Ek = (1/2) * 0,5 кг * (20 м/с)^2 = 100 Дж
в) Для определения высоты, на которой кинетическая энергия мяча станет равной его потенциальной энергии, нужно приравнять эти две энергии:
Ep = Ek
m * g * h = (1/2) * m * v^2
m сокращается:
g * h = (1/2) * v^2
Выразим высоту h:
h = (1/2) * v^2 / g
Подставим значения:
h = (1/2) * (20 м/с)^2 / 9,8 м/с² ≈ 20,4 м
Ответы:
а) Начальная потенциальная энергия мяча равна 0 Дж.
б) Начальная кинетическая энергия мяча равна 100 Дж.
в) Кинетическая энергия мяча станет равной его потенциальной энергии на высоте около 20,4 м.