Шарик массой 200 г падает с высоты 20 м с начальной скоростью, равной нулю. Какова его кинетическая энергия в момент перед ударом о землю, если потеря энергии за счёт сопротивления воздуха составила 4 Дж?

Для решения задачи нужно учесть, что потеря энергии из-за сопротивления воздуха уменьшает общую механическую энергию шара. Рассчитаем кинетическую энергию шара перед ударом о землю, используя законы сохранения энергии.

Исходно у нас есть потенциальная энергия шара на высоте 20 м, которая равна:

где:

• $m = 0,2 \, \text{кг}$ — масса шара (200 г),

• $g = 9,8 \, \text{м/с}^2$ — ускорение свободного падения,

• $h = 20 \, \text{м}$ — высота падения.

Подставляем значения:

Эта энергия — потенциальная энергия на высоте 20 м. Когда шар падает, вся его потенциальная энергия должна преобразоваться в кинетическую, но часть энергии теряется из-за сопротивления воздуха.

Потеря энергии составила 4 Дж, значит, общая кинетическая энергия шара перед ударом о землю будет меньше потенциальной энергии на 4 Дж:

Таким образом, кинетическая энергия шара перед ударом о землю составляет 35,2 Дж.