Мячик массой 200г бросили вертикально вверх со скоростью 8 м/с. Определите потенциальную энергию мячика (относительно его первоначального положения) в верхней точке траектории, если сопротивление воздуха пренебрежино мало.

Для решения этой задачи используем закон сохранения механической энергии. Согласно этому закону, сумма кинетической и потенциальной энергии в любых двух точках траектории движения объекта в замкнутой системе (где нет потерь энергии, как в нашем случае с пренебрежимо малым сопротивлением воздуха) остаётся постоянной.

В начальный момент времени, когда мячик только что бросили, его потенциальная энергия (относительно уровня земли) равна нулю, а вся его энергия находится в форме кинетической энергии. Кинетическая энергия вычисляется по формуле:

$E_k = \frac{1}{2}mv^2$

где $m$ — масса мячика, $v$ — его скорость. Подставим данные из задачи:

$E_k = \frac{1}{2} \times 0.2\, \text{кг} \times (8\, \text{м/с})^2$

В верхней точке траектории скорость мяча станет равной нулю, поэтому вся его начальная кинетическая энергия перейдет в потенциальную энергию. Потенциальная энергия в верхней точке траектории будет равна начальной кинетической энергии мяча. Давайте вычислим эту энергию.

Потенциальная энергия мячика в верхней точке его траектории (относительно его первоначального положения) составляет 6.4 Дж (джоулей). ​​