Как будут меняться значения кинетической, потенциальной и полной механической энергии мяча, который кидают вертикально вверх и ловят в точке бросания, от момента начала движения до достижения нижней точки траектории, если пренебречь сопротивлением воздуха?

Физика 11 класс Механическая энергия и закон сохранения энергии кинетическая энергия потенциальная энергия полная механическая энергия мяч вертикальный бросок движение вверх движение вниз энергия в физике закон сохранения энергии механическая энергия 11 класс физика траектория движения сопротивление воздуха закон сохранения механической энергии Новый

Когда мы говорим о движении мяча, который бросают вертикально вверх, важно понимать, как меняются его энергии в процессе движения. Мы будем рассматривать три типа энергии: кинетическую, потенциальную и полную механическую энергию.

1. Кинетическая энергия (КЭ):

• Когда мяч только начинает движение (в момент броска), его скорость максимальна, и, следовательно, кинетическая энергия тоже максимальна.
• По мере того, как мяч поднимается вверх, его скорость уменьшается из-за действия силы тяжести. Это приводит к уменьшению кинетической энергии.
• На высшей точке траектории мяч останавливается на мгновение, и его кинетическая энергия становится равной нулю.
• Когда мяч начинает падать, его скорость снова увеличивается, и, соответственно, кинетическая энергия снова возрастает.
• В момент, когда мяч возвращается в точку броска, его кинетическая энергия будет равна той, что была в начале, так как он будет иметь ту же скорость.

2. Потенциальная энергия (ПЭ):

• Когда мяч находится в точке броска, его потенциальная энергия минимальна, так как высота равна нулю.
• По мере подъема мяча его высота увеличивается, и, следовательно, потенциальная энергия возрастает.
• На высшей точке траектории потенциальная энергия достигает максимума, так как мяч находится на самой большой высоте.
• Когда мяч начинает падать, его высота уменьшается, и потенциальная энергия начинает снижаться.
• В момент, когда мяч возвращается в точку броска, его потенциальная энергия снова становится равной нулю.

3. Полная механическая энергия (ПМЭ):

• Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергии.
• В начале движения, когда мяч только бросили, ПМЭ равна максимальной кинетической энергии, так как потенциальная энергия равна нулю.
• По мере подъема мяча, хотя кинетическая энергия уменьшается, потенциальная энергия увеличивается, но сумма этих энергий (ПМЭ) остается постоянной, так как мы пренебрегаем сопротивлением воздуха.
• На высшей точке траектории ПМЭ будет равна максимальной потенциальной энергии, а кинетическая — нулю.
• Когда мяч падает, кинетическая энергия снова увеличивается, а потенциальная уменьшается, но полная механическая энергия остается неизменной.
• В конечной точке, когда мяч возвращается в точку броска, ПМЭ снова будет равна начальной кинетической энергии.

Таким образом, мы видим, что в процессе движения мяча его кинетическая и потенциальная энергии меняются, но полная механическая энергия остается постоянной, если не учитывать сопротивление воздуха.