Задача по физике Книга, упавшая со стола на пол, обладала в момент касания пола кинетической энергией 3,4 Дж. Чему равна масса книги, если высота стола 1 м? (Сопротивлением воздуха пренебречь)
Для решения задачи используем закон сохранения энергии. Когда книга падает с высоты, ее потенциальная энергия при высоте ( h ) преобразуется в кинетическую энергию при касании пола.
Потенциальная энергия ( E_p ) книги на высоте ( h ) может быть выражена через массу ( m ) и ускорение свободного падения ( g ) (приблизительно ( 9,81 \, \text{м/с}^2 )): [ E_p = mgh, ] где:
( g ) — ускорение свободного падения,( h ) — высота (в данном случае ( 1 \, \text{м} )).
Кинетическая энергия ( E_k ) книги при касании пола равна ( 3,4 \, \text{Дж} ): [ E_k = \frac{mv^2}{2}. ]
Поскольку вся потенциальная энергия превращается в кинетическую, имеем: [ mgh = 3,4 \, \text{Дж}. ]
Теперь подставим известные значения: [ m \cdot 9,81 \cdot 1 = 3,4. ]
Теперь найдем массу ( m ): [ m \cdot 9,81 = 3,4 \implies m = \frac{3,4}{9,81} \approx 0,346 \, \text{кг}. ]
Таким образом, масса книги составляет примерно ( 0,346 \, \text{кг} ).
Для решения задачи используем закон сохранения энергии. Когда книга падает с высоты, ее потенциальная энергия при высоте ( h ) преобразуется в кинетическую энергию при касании пола.
Потенциальная энергия ( E_p ) книги на высоте ( h ) может быть выражена через массу ( m ) и ускорение свободного падения ( g ) (приблизительно ( 9,81 \, \text{м/с}^2 )):
( g ) — ускорение свободного падения,( h ) — высота (в данном случае ( 1 \, \text{м} )).[
E_p = mgh,
]
где:
Кинетическая энергия ( E_k ) книги при касании пола равна ( 3,4 \, \text{Дж} ):
[
E_k = \frac{mv^2}{2}.
]
Поскольку вся потенциальная энергия превращается в кинетическую, имеем:
[
mgh = 3,4 \, \text{Дж}.
]
Теперь подставим известные значения:
[
m \cdot 9,81 \cdot 1 = 3,4.
]
Теперь найдем массу ( m ):
[
m \cdot 9,81 = 3,4 \implies m = \frac{3,4}{9,81} \approx 0,346 \, \text{кг}.
]
Таким образом, масса книги составляет примерно ( 0,346 \, \text{кг} ).