10 класс помогите решить : груз массой 100 г свободно падает с высоты 10 м . Определите кинетическую энергию груза на высоте 6 м

Для решения задачи нам нужно найти кинетическую энергию груза на высоте 6 метров, если он свободно падает с высоты 10 метров.

1. Закон сохранения механической энергии

Мы будем использовать принцип сохранения механической энергии. В процессе свободного падения груза его полная механическая энергия (сумма потенциальной и кинетической энергии) остаётся постоянной, если пренебречь сопротивлением воздуха.

Полная механическая энергия в начале падения (на высоте 10 м) — это сумма потенциальной энергии и кинетической энергии. На высоте 10 метров кинетическая энергия груза равна нулю, так как он ещё не начал двигаться (падение только начинается), а потенциальная энергия максимальна.

На высоте 6 метров груз уже имеет некоторую кинетическую энергию, так как он упал с высоты 10 м до высоты 6 м.

2. Определение потенциальной энергии на разных высотах

Потенциальная энергия груза вычисляется по формуле:

где:

• $m = 0.1 \, \text{кг}$ — масса груза (100 г = 0.1 кг),
• $g = 9.8 \, \text{м/с}^2$ — ускорение свободного падения,
• $h$ — высота.

На высоте 10 м потенциальная энергия:

На высоте 6 м потенциальная энергия:

3. Кинетическая энергия на высоте 6 м

По закону сохранения механической энергии на любой высоте сумма потенциальной и кинетической энергии остается постоянной. Таким образом, энергия, потерянная грузом при падении с высоты 10 м до высоты 6 м, превращается в кинетическую энергию.

Начальная полная энергия на высоте 10 м:

На высоте 6 м полная энергия состоит из потенциальной и кинетической энергии:

Подставляем значения:

Отсюда кинетическая энергия на высоте 6 м:

Ответ:

Кинетическая энергия груза на высоте 6 метров составляет 3.92 Дж.