Шарик массой 200 г, бросили вертикально вверх со скоростью 98 м/с. Определить потенциальную энергию шарика в верхней точке.
от

1 Ответ

Дано:  
Масса шарика m = 200 г = 0,2 кг,  
Начальная скорость шарика v₀ = 98 м/с,  
Ускорение свободного падения g = 9,8 м/с².

Найти: Потенциальную энергию шарика в верхней точке.

Решение:

В верхней точке траектории скорость шарика становится равной нулю, то есть его кинетическая энергия равна нулю, и вся энергия преобразуется в потенциальную энергию.

Для нахождения высоты подъема шарика можно использовать закон сохранения механической энергии. Сумма кинетической и потенциальной энергии в начале равна сумме этих энергий в верхней точке:

Кинетическая энергия в начале:  
Eк₀ = (1/2) * m * v₀².

Потенциальная энергия в верхней точке:  
Eп = m * g * h,  
где h — высота подъема.

Из закона сохранения энергии:  
Eк₀ = Eп,  
(1/2) * m * v₀² = m * g * h.

Сократим массу m:

(1/2) * v₀² = g * h.

Теперь выразим высоту h:

h = (1/2) * v₀² / g.

Подставим известные значения:

h = (1/2) * (98)² / 9,8  
h = (1/2) * 9604 / 9,8  
h ≈ 4902 / 9,8  
h ≈ 500 м.

Теперь находим потенциальную энергию в верхней точке:

Eп = m * g * h  
Eп = 0,2 * 9,8 * 500  
Eп ≈ 0,2 * 4900  
Eп ≈ 980 Дж.

Ответ: Потенциальная энергия шарика в верхней точке составляет 980 Дж.
от