Свободно падающее тело массой 2кг начало свое падение с высоты 100м . найти кинетическую , потенциальную и полную механическую энергию тела через 1 секунду после начала падения
Для того чтобы найти кинетическую, потенциальную и полную механическую энергию тела через 1 секунду после начала падения, используем формулы для энергии.
Начнем с потенциальной энергии тела: Eпот=m⋅g⋅hE_{пот} = m \cdot g \cdot hEпот=m⋅g⋅h, где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, h - высота.
Теперь вычислим кинетическую энергию тела: Eкин=m⋅v22E_{кин} = \frac{m \cdot v^2}{2}Eкин=2m⋅v2, где v - скорость тела.
Чтобы найти скорость тела через 1 секунду, воспользуемся законом сохранения энергии: E<em>пот+E</em>кин=constE<em>{пот} + E</em>{кин} = constE<em>пот+E</em>кин=const, m⋅g⋅h+m⋅v22=constm \cdot g \cdot h + \frac{m \cdot v^2}{2} = constm⋅g⋅h+2m⋅v2=const, 2⋅9.81⋅100+2⋅v22=const2 \cdot 9.81 \cdot 100 + \frac{2 \cdot v^2}{2} = const2⋅9.81⋅100+22⋅v2=const, 1962+v2=const1962 + v^2 = const1962+v2=const.
После 1 секунды начала падения, тело проходит s=12⋅g⋅t2=12⋅9.81⋅12=4.905мs = \frac{1}{2} \cdot g \cdot t^2 = \frac{1}{2} \cdot 9.81 \cdot 1^2 = 4.905 мs=21⋅g⋅t2=21⋅9.81⋅12=4.905м, значит, его высота становится 100−4.905=95.095м100 - 4.905 = 95.095 м100−4.905=95.095м.
Наконец, найдем полную механическую энергию: E<em>полн=E</em>пот+Eкин=1962+98.16=2060.16ДжE<em>{полн} = E</em>{пот} + E_{кин} = 1962 + 98.16 = 2060.16 ДжE<em>полн=E</em>пот+Eкин=1962+98.16=2060.16Дж.
Итак, через 1 секунду после начала падения, кинетическая энергия тела составляет 98.16 Дж, потенциальная энергия - 1962 Дж, а полная механическая энергия - 2060.16 Дж.
Для того чтобы найти кинетическую, потенциальную и полную механическую энергию тела через 1 секунду после начала падения, используем формулы для энергии.
Начнем с потенциальной энергии тела:Eпот=m⋅g⋅hE_{пот} = m \cdot g \cdot hEпот =m⋅g⋅h,
где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, h - высота.
Eпот=2⋅9.81⋅100=1962ДжE_{пот} = 2 \cdot 9.81 \cdot 100 = 1962 ДжEпот =2⋅9.81⋅100=1962Дж.
Теперь вычислим кинетическую энергию тела:Eкин=m⋅v22E_{кин} = \frac{m \cdot v^2}{2}Eкин =2m⋅v2 ,
где v - скорость тела.
Чтобы найти скорость тела через 1 секунду, воспользуемся законом сохранения энергии:
E<em>пот+E</em>кин=constE<em>{пот} + E</em>{кин} = constE<em>пот+E</em>кин=const,
m⋅g⋅h+m⋅v22=constm \cdot g \cdot h + \frac{m \cdot v^2}{2} = constm⋅g⋅h+2m⋅v2 =const,
2⋅9.81⋅100+2⋅v22=const2 \cdot 9.81 \cdot 100 + \frac{2 \cdot v^2}{2} = const2⋅9.81⋅100+22⋅v2 =const,
1962+v2=const1962 + v^2 = const1962+v2=const.
После 1 секунды начала падения, тело проходит s=12⋅g⋅t2=12⋅9.81⋅12=4.905мs = \frac{1}{2} \cdot g \cdot t^2 = \frac{1}{2} \cdot 9.81 \cdot 1^2 = 4.905 мs=21 ⋅g⋅t2=21 ⋅9.81⋅12=4.905м, значит, его высота становится 100−4.905=95.095м100 - 4.905 = 95.095 м100−4.905=95.095м.
Тогда:
1962+v2=2⋅9.81⋅95.095+2⋅v22=1863.657+v21962 + v^2 = 2 \cdot 9.81 \cdot 95.095 + \frac{2 \cdot v^2}{2} = 1863.657 + v^21962+v2=2⋅9.81⋅95.095+22⋅v2 =1863.657+v2,
1962=1863.6571962 = 1863.6571962=1863.657,
v=98.343=9.917м/сv = \sqrt{98.343} = 9.917 м/сv=98.343 =9.917м/с.
Теперь рассчитаем кинетическую энергию:
Наконец, найдем полную механическую энергию:Eкин=2⋅9.91722=98.16ДжE_{кин} = \frac{2 \cdot 9.917^2}{2} = 98.16 ДжEкин =22⋅9.9172 =98.16Дж.
E<em>полн=E</em>пот+Eкин=1962+98.16=2060.16ДжE<em>{полн} = E</em>{пот} + E_{кин} = 1962 + 98.16 = 2060.16 ДжE<em>полн=E</em>пот+Eкин =1962+98.16=2060.16Дж.
Итак, через 1 секунду после начала падения, кинетическая энергия тела составляет 98.16 Дж, потенциальная энергия - 1962 Дж, а полная механическая энергия - 2060.16 Дж.