Задание 7

Расчёт физической величины: механические явления · 72 задания

Задание №7
№7
Лёгкий рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F 1 = 6 Н. Чему равна сила F 2 , если длина рычага равна 25 см, а плечо силы F 1 равн…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
Задание №7
№7
При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 2 Н. Если груз погружён в воду, показание динамометра равно 1,6 Н. Какова выталкивающая си…
Закон Архимеда. Плавание тел
Задание №7
№7
Камень массой 1 кг, брошенный вертикально вверх, достиг максимальной высоты – 20 м. Чему равна кинетическая энергия камня в момент броска? Сопротивлен…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Груз массой 2 кг упал из состояния покоя с высоты 4 м от пола на стол высотой 1 м, стоящий на полу. Чему равна работа силы тяжести при падении груза?
Работа и мощность
Задание №7
№7
На рисунке изображён неподвижный блок, с помощью которого равномерно поднимают груз массой 200 кг. Какую силу при этом прикладывают к свободному концу…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
Задание №7
№7
Движущийся со скоростью 3 м/с шар массой 2 кг соударяется с неподвижным шаром массой 1 кг. После удара шары движутся как единое целое. Чему равна скор…
Закон сохранения импульса
Задание №7
№7
Тело брошено вертикально вверх. На рисунке показан график зависимости кинетической энергии тела от его высоты над точкой броска. Чему равна потенциаль…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Груз подвесили на упругую пружину жёсткостью 50 Н/м . При этом пружина растянулась на 4 см. Чему равна масса подвешенного груза?
Закон Гука
Задание №7
№7
В U -образном сосуде находятся две несмешивающиеся жидкости. Во сколько раз плотность жидкости 1 меньше плотности жидкости 2?
Давление
Задание №7
№7
Камень массой 2 кг бросили вертикально вверх с поверхности Земли. В момент броска его кинетическая энергия была равна 400 Дж. Какую потенциальную энер…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Тело движется в положительном направлении оси Ox . На рисунке представлен график зависимости от времени t для проекции F x силы, действующей на тело.…
Импульс тела
Задание №7
№7
Брусок равномерно и прямолинейно перемещали по горизонтальной поверхности, прикладывая силу тяги, направленную по движению бруска и равную по модулю 1…
Работа и мощность

Задание №7 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Камень массой 1 кг, брошенный вертикально вверх, достиг максимальной высоты $–$ 20 м. Чему равна кинетическая энергия камня в момент броска? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Правильный ответ

200

Пояснение

Решение.

Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения механической энергии. Поскольку сопротивлением воздуха по условию можно пренебречь, полная механическая энергия камня в процессе полёта сохраняется.

Дано:
$m = 1$ кг
$h = 20$ м
$g = 10$ м/с² (ускорение свободного падения)
$v_{max} = 0$ (скорость в высшей точке)
$h_0 = 0$ (начальная высота)
$E_{k0} - ?$

Математическая модель и вычисления:

1. В момент броска (на уровне земли) камень обладает максимальной кинетической энергией $E_{k0}$ и нулевой потенциальной энергией ( $E_{p0} = 0$ ). Следовательно, полная механическая энергия в начале равна:
$E_1 = E_{k0}$

2. В момент достижения максимальной высоты $h$ скорость камня становится равной нулю, а значит, его кинетическая энергия $E_k = 0$ . Вся энергия переходит в потенциальную энергию взаимодействия с Землёй:
$E_2 = E_p = m \cdot g \cdot h$

3. Согласно закону сохранения энергии:
$E_1 = E_2$
Отсюда получаем рабочую формулу для искомой кинетической энергии:
$E_{k0} = m \cdot g \cdot h$

4. Подставим числовые значения из условия задачи:
$E_{k0} = 1 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 \cdot 20 \text{ м} = 200 \text{ Дж}$

Проверим размерность: $\text{кг} \cdot \frac{\text{м}}{\text{с}^2} \cdot \text{м} = \text{Н} \cdot \text{м} = \text{Дж}$ . Единицы измерения соответствуют искомой величине.

Ответ: 200 Дж

Источник: ФИПИ