Тело, брошенное вертикально вверх с поверхности земли, достигает наивысшей точки и падает на землю. Если сопротивление воздуха не учитывать, то полная механическая энергия тела

1) одинакова в любые моменты движения тела
2) максимальна в момент начала движения
3) максимальна в момент достижения наивысшей точки
4) максимальна в момент падения на землю


Ответ с объяснением

Ответ на этот вопрос — вариант 1) одинакова в любые моменты движения тела. Вот почему:

Когда тело бросается вверх, оно обладает полной механической энергией, которая складывается из двух видов энергии: кинетической и потенциальной. Полная механическая энергия в данном случае остается постоянной на протяжении всего движения, так как сопротивление воздуха мы не учитываем. Это означает, что закон сохранения механической энергии действует полностью.

Объяснение поэтапно:

1. В момент начала движения (на земле): тело обладает максимальной кинетической энергией, потому что его скорость максимальна. Потенциальная энергия на уровне земли принимается за ноль (если отсчитывать от этой точки). Таким образом, вся полная механическая энергия состоит из кинетической энергии.

2. Во время подъема: по мере того, как тело поднимается, его скорость уменьшается из-за действия силы тяжести, и кинетическая энергия уменьшается. Однако потенциальная энергия растет, так как тело поднимается на высоту. При этом полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергий) остается неизменной, потому что потеря кинетической энергии компенсируется ростом потенциальной энергии.

3. В наивысшей точке: в верхней точке траектории скорость тела становится равной нулю, и его кинетическая энергия равна нулю. Но потенциальная энергия в этот момент максимальна. Однако полная механическая энергия все равно остается постоянной и равной первоначальной энергии, которая была у тела в момент начала движения на земле.

4. При падении: по мере того, как тело падает обратно вниз, потенциальная энергия снова уменьшается (так как высота снижается), но кинетическая энергия возрастает. В момент перед достижением земли кинетическая энергия снова становится максимальной, а потенциальная — минимальной. Но сумма этих энергий — полная механическая энергия — остается той же самой, что и на всех остальных участках движения.

Итог:

Из-за закона сохранения механической энергии, когда нет сопротивления воздуха, полная механическая энергия тела сохраняется на всём протяжении его полета, как при подъеме, так и при падении. Поэтому правильный ответ — 1) одинакова в любые моменты движения тела.