С какой высоты падал мячик массой 200 г, если он упал с нулевой начальной скоростью и его кинетическая энергия при падении на землю составила 24 Дж, при этом потеря полной механической энергии за счет сопротивления воздуха составила 20%?

Физика 11 класс Законы сохранения энергии высота падения мячик кинетическая энергия механическая энергия сопротивление воздуха физика 11 класс задача по физике Новый

Чтобы найти высоту, с которой падал мячик, начнем с анализа данных, которые у нас есть:

• Масса мячика (m) = 200 г = 0.2 кг (переведем в килограммы).
• Кинетическая энергия (E_kin) при падении на землю = 24 Дж.
• Потеря полной механической энергии за счет сопротивления воздуха = 20%.

Теперь давайте разберемся, что такое полная механическая энергия (E_total). Полная механическая энергия на высоте h состоит из потенциальной энергии (E_pot) и кинетической энергии (E_kin).

На высоте h потенциальная энергия рассчитывается по формуле:

E_pot = m * g * h

где g - ускорение свободного падения, приблизительно равное 9.81 м/с².

При падении мячика, из-за потерь энергии, его полная механическая энергия на высоте h будет равна:

E_total = E_pot - E_losses

Потеря энергии составила 20%, значит, 80% от полной механической энергии дошло до земли в виде кинетической энергии:

E_kin = 0.8 * E_total

Теперь подставим выражение для полной механической энергии:

E_kin = 0.8 * (E_pot)

Подставляем выражение для потенциальной энергии:

E_kin = 0.8 * (m * g * h)

Теперь подставим известные значения:

24 Дж = 0.8 * (0.2 кг * 9.81 м/с² * h)

Решим это уравнение для h:

1. Сначала упростим уравнение:
2. 24 = 0.8 * 0.2 * 9.81 * h
3. 24 = 1.568 * h
4. Теперь найдем h, разделив обе стороны на 1.568:

h = 24 / 1.568

h ≈ 15.29 м

Таким образом, мячик падал с высоты примерно 15.29 метра.