Тело массой 10 кг свободно падает с высоты 20 м из состояния покоя. На какой высоте кинетическая энергия в 3 раза больше потенциальной? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Кинетическая энергия тела определяется формулой: K = mv^2/2, где m - масса тела, v - скорость тела.
Потенциальная энергия тела в данном случае равна: P = mgh, где h - высота, с которой падает тело.
Из условия задачи можно записать уравнение: 3P = K, т.е. 3mgh = mv^2/2. Подставляем известные данные: m = 10 кг, h = 20 м. После сокращения m получаем: 6gh = v^2.
Ускорение свободного падения g примерно равно 9,8 м/с^2. Подставляем это значение и находим скорость v: 6 9,8 20 = v^2, 1176 = v^2, v ≈ 34,3 м/с.
Теперь найдем, на какой высоте кинетическая энергия в 3 раза больше потенциальной. Для этого воспользуемся законом сохранения механической энергии: P + K = const. mgh + mv^2/2 = const.
Пусть на высоте h' кинетическая энергия станет в 3 раза больше потенциальной, тогда: mgh' = 3mgh, gh' = 3gh, h' = 3h = 60 м.
Итак, на высоте 60 м кинетическая энергия будет в 3 раза больше потенциальной.
Кинетическая энергия тела определяется формулой: K = mv^2/2, где m - масса тела, v - скорость тела.
Потенциальная энергия тела в данном случае равна: P = mgh, где h - высота, с которой падает тело.
Из условия задачи можно записать уравнение: 3P = K, т.е. 3mgh = mv^2/2. Подставляем известные данные: m = 10 кг, h = 20 м. После сокращения m получаем: 6gh = v^2.
Ускорение свободного падения g примерно равно 9,8 м/с^2. Подставляем это значение и находим скорость v:
6 9,8 20 = v^2,
1176 = v^2,
v ≈ 34,3 м/с.
Теперь найдем, на какой высоте кинетическая энергия в 3 раза больше потенциальной. Для этого воспользуемся законом сохранения механической энергии:
P + K = const.
mgh + mv^2/2 = const.
Пусть на высоте h' кинетическая энергия станет в 3 раза больше потенциальной, тогда:
mgh' = 3mgh,
gh' = 3gh,
h' = 3h = 60 м.
Итак, на высоте 60 м кинетическая энергия будет в 3 раза больше потенциальной.