Свободное падение на экзамене по физике

Разберем сегодня задачу из раздела кинематики на свободное падение.

Отмечу, что свободным падением называется движение тела в поле силы тяжести. Задача будет простая. Некоторое физическое тело массой 100 г упадет с высоты 10 м. В какой-то момент времени его скорость будет равна 8 м/с. Нужно узнать потенциальную энергию в этот момент времени.

Отмечу, что значение потенциальной энергии - это величина относительная. Для ее расчета нужно выбрать нулевой уровень. Пусть потенциальная энергия равна нулю на поверхности Земли, как и принимают в большинстве задач. Тело падает с некоторой высоты, про начальную скорость ничего не сказано, значит она равна нулю. Также ничего не сказано про сопротивление воздуха, поэтому сопротивлением воздуха мы пренебрегаем. В задаче выполняется закон сохранения полной механической энергии.

В наивысшей точке своего движения скорость тела была равна нулю. Поэтому тело обладало только потенциальной энергией. Потенциальная энергия в тот момент численно равнялась полной механической энергии тела. Рассчитаем ее значение по формуле: Еп=mgh. Eп=0,1 · 10 · 10 = 10Дж.

Значение полной механической энергии будет постоянным во время всего движения тела

В момент времени, когда скорость тела будет равна 8 м/с, его кинетическая энергия будет равна: Ек=(mv²)/2 = (0,1 · 64) /2=3,2 Дж. Вычтем из полной механической энергии кинетическую и получим значение потенциальной энергии в тот момент. Еп=10-3,2=6,8 Дж

Таким образом, потенциальная энергия, когда скорость тела равна 8 м/с равна 6,8 Дж.

Изучайте закон сохранения полной механической энергии с проверенными репетиторами.