Похожие вопросы
2025-11-11 00:42:42
Как найти высоту h, если известны: масса m = 20 кН, начальная высота h0 = 21 м и кинетическая энергия Ek равна 2 потенциальной энергии Ep?
Физика 11 класс Законы сохранения энергии высота H масса m кинетическая энергия Ek потенциальная энергия Ep физика 11 класс задачи по физике механика Энергия формулы физики закон сохранения энергии
2025-11-11 00:43:01
Для решения этой задачи нам необходимо использовать формулы для потенциальной энергии (Ep) и кинетической энергии (Ek). Начнем с определения этих энергий.
1. Определение потенциальной энергии:Потенциальная энергия тела, находящегося на высоте h, определяется по формуле:
Ep = m * g * h
где:
- Ep - потенциальная энергия,
- m - масса тела (в килограммах),
- g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
- h - высота над уровнем земли.
Кинетическая энергия определяется по формуле:
Ek = 0.5 * m * v²
где:
- Ek - кинетическая энергия,
- m - масса тела,
- v - скорость тела.
В условии задачи сказано, что кинетическая энергия равна 2 потенциальным энергиям:
Ek = 2 * Ep
4. Подстановка значений:Теперь подставим выражения для Ek и Ep в уравнение:
0.5 * m * v² = 2 * (m * g * h)
Сократим массу m с обеих сторон (если m ≠ 0):
0.5 * v² = 2 * g * h
Теперь выразим h:
h = 0.5 * v² / (2 * g)
h = v² / (4 * g)
5. Находим скорость v:Сначала нам нужно найти скорость v. Мы знаем, что тело падает с высоты h0 = 21 м. Используем закон сохранения энергии:
Ep (начальная) = Ek (в момент падения)
m * g * h0 = 0.5 * m * v²
Сократим m:
g * h0 = 0.5 * v²
Теперь выразим v²:
v² = 2 * g * h0
6. Подставляем значение g и h0:g ≈ 9.81 м/с² и h0 = 21 м:
v² = 2 * 9.81 * 21
v² ≈ 412.62
7. Находим h:Теперь подставим v² в формулу для h:
h = v² / (4 * g)
h = 412.62 / (4 * 9.81)
h ≈ 10.52 м
Ответ: Высота h, при которой кинетическая энергия равна 2 потенциальным энергиям, составляет примерно 10.52 метра.