Какова потенциальная энергия тела массой 2 кг, которое было брошено с Земли под углом 30 градусов к горизонту со скоростью 10 м/с, в момент достижения наивысшей точки траектории, если игнорировать сопротивление воздуха?

Физика 9 класс Потенциальная и кинетическая энергия потенциальная энергия тело массой 2 кг угол 30 градусов скорость 10 м/с наивысшая точка траектории игнорировать сопротивление воздуха Новый

Для того чтобы определить потенциальную энергию тела в момент достижения наивысшей точки траектории, нам нужно рассмотреть несколько шагов.

Шаг 1: Определение высоты наивысшей точки

Когда тело брошено под углом к горизонту, его начальная скорость можно разложить на две компоненты: горизонтальную и вертикальную. В данном случае, нам интересна только вертикальная компонента, так как она будет определять высоту, на которую поднимется тело.

• Вертикальная компонента скорости (Vv) рассчитывается по формуле:
• Vv = V * sin(угол)

Подставим известные значения:

• V = 10 м/с
• угол = 30 градусов

Vv = 10 * sin(30) = 10 * 0.5 = 5 м/с.

Шаг 2: Определение времени подъема до наивысшей точки

Теперь мы можем рассчитать время, за которое тело достигнет наивысшей точки. Это время можно найти по формуле:

• t = Vv / g

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

Подставляем значения:

t = 5 / 9.81 ≈ 0.51 секунд.

Шаг 3: Определение высоты наивысшей точки

Теперь мы можем определить высоту (h), на которую поднимется тело, используя следующую формулу:

• h = Vv * t - (1/2) * g * t²

Подставляем известные значения:

h = 5 * 0.51 - (1/2) * 9.81 * (0.51)².

Сначала рассчитаем каждую часть:

• 5 * 0.51 = 2.55 м;
• (1/2) * 9.81 * (0.51)² ≈ 1.27 м.

Теперь подставим эти значения в формулу:

h = 2.55 - 1.27 ≈ 1.28 м.

Шаг 4: Определение потенциальной энергии

Теперь, когда мы знаем высоту, мы можем рассчитать потенциальную энергию (PE) тела в наивысшей точке траектории. Потенциальная энергия рассчитывается по формуле:

• PE = m * g * h

где:

• m = 2 кг (масса тела),
• g = 9.81 м/с² (ускорение свободного падения),
• h ≈ 1.28 м (высота).

Теперь подставим значения:

PE = 2 * 9.81 * 1.28 ≈ 25.12 Дж.

Ответ:

Потенциальная энергия тела массой 2 кг в момент достижения наивысшей точки траектории составляет примерно 25.12 Дж.