Камень массой 0,04 кг бросают вертикально вверх со скоростью 30 м/с. Определите полную энергию камня в конце четвертой секунды. Потенциальная энергия камня в начальный момент равна нулю. .

ответ: 18 Дж

Объяснение:

Запишем «Дано»:

m = 0,04 кг

v0 = 30 м/с

Полная энергия тела — это сумма кинетической и потенциальной энергий:

Еполн = Ек + Еп

Кинетическая энергия рассчитывается по формуле

Ек =

Потенциальная энергия — по формуле

Еп = mgh (h — высота, на которой находится тело).

Для вычисления кинетической энергии камня в конце 4й секунды движения нам нужно знать его скорость v в конце 4й секунды. Для нахождения потенциальной энергии нужно знать высоту h, на которой находилось тело в конце 4й секунды.

Сначала найдём скорость v.

Движение брошенного вертикально вверх тела — частный случай прямолинейного равноускоренного движения (в данном случае ускорение а = g, а точнее — -g, так как скорость и ускорение направлены в противоположные стороны (скорость — вверх, ускорение g — вниз)).

Так как движение равноускоренное, скорость в определённый момент времени определяется по формуле

v = v0 + at, где v0 — начальная скорость, а — ускорение, t — время.

В нашем случае формула выглядит так:

v = v0 - gt

Подставим в неё значения:

v = 30 м/с - 10 м/с² * 4 с = -10 м/с.

Знак «минус» в данном случае говорит о том, что скорость тела направлена противоположно начальной — вниз. Значит, за 4 секунды тело преодолело высшую точку полёта и начало падать.

Итак, в конце четвёртой секунды тело имело скорость 10 м/с, направленную вниз. Зная это, можно рассчитать кинетическую энергию тела в конце 4й секунды:

Ек = = 2 (Дж)

Теперь найдём высоту h, на которой находился камень в конце 4й секунды.

Уже известно, что к концу 4й секунды камень высшую точку своей траектории и начал падать. Чтобы найти высоту камня в конце 4й секунды, нужно:

- найти высоту высшей точки траектории

- посчитать, за какое время достигнута камнем эта высота, и, вычтя это время из 4х секунд, найти, сколько времени камень падал

- найти расстояние, пройденное камнем за время падения, и вычесть его из максимальной высоты (высшей точки)

Так как движение равноускоренное (с ускорением -g), перемещение камня можно выразить формулой

В высшей точки траектории скорость v равна нулю, значит, перемещение камня до точки траектории:

S = = 45 (м)

Так как в начальный момент потенциальная энергия камня была равна нулю, сначала он находился на земле (его масса не равна нулю, g тоже не равно нулю, значит, h = 0). Следовательно, перемещение камня до высшей точки — это высота высшей точки. Высшая точка траектории камня находится на высоте 45 м.

Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении также вычисляется по формуле

(t — время)

В высшей точке траектории v = 0, значит,

S =

Выразим t:

t =

t = = 3 (с)

Значит, камеень достиг высшей точки за 3 секунды. Отсюда следует, что падал он 4 - 3 = 1 (секунду).

Снова воспользуемся формулой , чтобы найти перемещение камня за эту секунду падения. Теперь v0 = 0 (камень начинает падать в высшей точке траектории, когда его скорость равна нулю).

S = = 5 (м)

Значит, в конце 4й секунды камень оказался на 5 м ниже высшей точки траектории — на высоте 45 м - 5 м = 40 м.

Подставим это значение вместо h в формулу потенциальной энергии:

Еп = mgh = 0,04 кг * 10 м/с² * 40 м = 16 Дж.

Итак, в конце 4й секунды движения кинетическая энергия камня равна 2 Дж, а потенциальная — 16 Дж. Тогда его полная энергия равна

Еполн = Ек + Еп = 2 Дж + 16 Дж = 18 Дж.

ответ: сучасні фізичні дослідження можна розподілити на окремі галузі, які вивчають різні аспекти матеріального світу. фізика конденсованих середовищ, напевно одна з найбільших окремих галузей досліджень, сконцентрована на вивченні властивостей звичних проявів матерії, таких як тверді тіла та рідини. їхні властивості випливають з властивостей та особливостей взаємодії атомів цих речовин. атомна, молекулярна фізика та оптика мають справу саме з індивідуальними атомами та молекулами. галузь фізики елементарних частинок, також знана під назвою фізики високих енергій, вивчає властивості субмікроскопічних, набагато менших ніж атоми, частинок, із яких побудована вся матерія. нарешті, астрофізика застосовує фізичні закони до пояснення астрономічних феноменів, починаючи від сонця та інших об'єктів сонячної системі, і закінчуючи всесвітом як таким.

объяснение: