Движение материального тела в поле силы тяжести

Кинематика – это такой раздел физики, который изучает движение тел без учета сил, которые в данный момент на него действуют. Кинематику довольно подробно проходят в общеобразовательных школах. На выпускных и вступительных экзаменах (ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и прочие виды испытаний) вы обязательно встретите задачи из данного раздела науки. Хоть эти упражнения и не сложные, они требуют некоторого уровня подготовки от абитуриента. Возможно, понадобится помощь репетитора, частного преподавателя или хотя бы запись на профильные курсы для хорошей образовательной организации.

Динамика – это раздел физики, который изучает силы, действующие на тело, и поясняет причины того или иного вида движения, которые наблюдаются. Давайте сегодня рассмотрим не особо сложную задачу из механики и посмотрим, насколько легко вы сможете ее решить.

Тело с массой m бросают с поверхности  Земли вертикально вверх. Его начальная скорость равняется v0. Тело в результате поднимается на высоту h0. Сопротивление воздуха    в случае данного эксперимента пренебрежимо мало по сравнению с другими рассматриваемыми воздействиями. Чему равна полная механическая  энергия тела на некоторой промежуточной высоте h?

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ И ПОЯСНЕНИЕ ДЕЙСТВИЙ

Полная механическая энергия тела состоит из его потенциальной и кинетической энергий. Потенциальная энергия связана с положением тела в пространстве. Она может быть рассчитана как произведение массы тела на ускорение свободного падения и высоту, на которой тело находится. Запишем формулу:

Кинетическая энергия зависит от скорости движения  тела и от его массы согласно следующей отлично известной хорошим ученикам формулы:

Если на тело только консервативные силы  (только сила тяжести в данном случае), то полная  энергия тела является постоянной величиной. Выполняется закон сохранения механической  энергии.

В предложенной задаче в момент времени, когда тело поднялось на максимальную высоту h0, его скорость стала равна нулю. Перед тем как начать падать, телу всегда нужно на одно мгновение остановиться. На максимальной высоте тело обладает только потенциальной энергией: E = mgh0. Численно значение потенциальной энергии на  максимальной высоте равно значению полной  механической энергии тела. Потери энергии за  счет силы сопротивления воздуха (по условиям задачи)  отсутствуют. Таким образом, на любой высоте h полная  механическая энергия тела является величиной постоянной  и численно равна  mgh0 .

Запишем формальный ответ 

Правильным вариантом, который следует в случае данной задачи выбрать, является второй (2). Вот такая задача. Если что-то непонятно, можно всегда спросить. А контакты нашего образовательного центра вы найдете в верхней части страницы.