Нажмите "Enter" для перехода к содержанию

На какой высоте кинетическая энергия тела будет в 2 раза больше его потенциальной энергии, если тело брошено

На какой высоте кинетическая энергия тела будет в 2 раза больше его потенциальной энергии, если тело брошено вертикально вверх со скоростью 12 м/с и потенциальная энергия в точке бросания равна нулю? (Ответ округлите до десятых)

Ответ:

Для решения задачи нам понадобится использовать закон сохранения механической энергии.

Закон сохранения механической энергии утверждает, что сумма кинетической и потенциальной энергии тела остается постоянной при его движении в отсутствии работы внешних сил.

Известно, что потенциальная энергия в точке бросания равна нулю. Поэтому кинетическая энергия тела в этот момент будет равна его полной механической энергии.

Полная механическая энергия тела на некоторой высоте h равна сумме его кинетической и потенциальной энергий:

E = K + U,

где E — полная механическая энергия, K — кинетическая энергия, U — потенциальная энергия.

Задача требует, чтобы кинетическая энергия была в 2 раза больше потенциальной энергии. Поэтому мы можем записать:

K = 2U.

Также известно, что скорость тела на высоте h равна нулю. Так как тело движется вертикально вверх, его скорость будет уменьшаться под воздействием силы тяжести. На самой высокой точке тело находится в состоянии покоя и его скорость равна нулю.

Используя связь между скоростью и потенциальной энергией, можем записать:

v = √(2gh),

где g — ускорение свободного падения (принимаем его равным 9,8 м/с^2).

Так как у нас v = 0, мы получаем уравнение:

0 = √(2gh).

Решая это уравнение относительно h, получаем:

2gh = 0,

2 * 9,8 * h = 0,

h = 0.

Значит, тело не достигнет высоты, на которой его кинетическая энергия будет в 2 раза больше потенциальной энергии.