Мяч с массой 2,3 кг подбросили со скоростью 12 м/с. На какой высоте его скорость станет 9 м/с? Чему равна кинетическая и потенциальная энергия мяча на этой высоте?

Физика 9 класс Законы сохранения энергии мяч масса скорость высота кинетическая энергия потенциальная энергия физика задачи по физике механика движение тела Новый

Для решения задачи нужно использовать закон сохранения энергии и формулы для кинетической и потенциальной энергии.

Шаг 1: Найдем изменение кинетической энергии мяча.

Кинетическая энергия (КЭ) определяется по формуле:

КЭ = (m * v^2) / 2,

где m - масса мяча, v - скорость мяча.

Сначала найдем кинетическую энергию мяча при скорости 12 м/с:

• m = 2,3 кг, v1 = 12 м/с:
• КЭ1 = (2,3 * 12^2) / 2 = (2,3 * 144) / 2 = 165,6 Дж.

Теперь найдем кинетическую энергию мяча при скорости 9 м/с:

• v2 = 9 м/с:
• КЭ2 = (2,3 * 9^2) / 2 = (2,3 * 81) / 2 = 93,15 Дж.

Шаг 2: Найдем изменение кинетической энергии.

Изменение кинетической энергии (ΔКЭ) равно разности между КЭ1 и КЭ2:

• ΔКЭ = КЭ1 - КЭ2 = 165,6 Дж - 93,15 Дж = 72,45 Дж.

Шаг 3: Найдем потенциальную энергию (ПЭ) на высоте, где скорость 9 м/с.

Согласно закону сохранения энергии, изменение кинетической энергии равно увеличению потенциальной энергии:

ΔКЭ = ПЭ.

Таким образом, потенциальная энергия на высоте, где скорость мяча 9 м/с, равна 72,45 Дж.

Шаг 4: Найдем высоту, на которую поднимется мяч.

Потенциальная энергия (ПЭ) определяется по формуле:

ПЭ = m * g * h,

где g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²), h - высота.

Мы знаем, что ПЭ = 72,45 Дж, и можем выразить высоту h:

• 72,45 = 2,3 * 9,81 * h;
• h = 72,45 / (2,3 * 9,81) ≈ 3,21 м.

Итак, ответ на вопрос:

• На высоте, где скорость мяча станет 9 м/с, высота составит примерно 3,21 м.
• Кинетическая энергия на этой высоте: 93,15 Дж.
• Потенциальная энергия на этой высоте: 72,45 Дж.