Камень массой 200 г падает с высоты 10 м. Какой кинетической энергией он будет обладать на высоте 1 м от земли?

Для решения задачи используем закон сохранения механической энергии, который утверждает, что в системе, не подвергающейся внешним силам (например, сопротивлению воздуха), полная механическая энергия сохраняется. Это значит, что сумма потенциальной и кинетической энергии на одной высоте равна сумме этих энергий на другой высоте.

1. Сначала найдем начальную потенциальную энергию камня на высоте 10 м. Потенциальная энергия рассчитывается по формуле:

где:

• $m$ — масса камня (200 г = 0.2 кг),

• $g$ — ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²),

• $h$ — высота (10 м).

Подставляем данные:

2. Когда камень падает, его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. На высоте 1 м от земли камень имеет меньшую потенциальную энергию, которая рассчитывается так же:

3. В соответствии с законом сохранения энергии, полная механическая энергия системы (в данном случае, камня) остается постоянной. Следовательно, разница между начальной потенциальной энергией и оставшейся на высоте 1 м потенциальной энергией будет равна кинетической энергии камня на этой высоте.

Кинетическая энергия на высоте 1 м:

Таким образом, кинетическая энергия камня на высоте 1 м от земли составит 17.64 Дж.