Предположим, что двое школьников решили проверить, кто быстрее добежит от двора до спортплощадки. Расстояние от двора до спортплощадки 100 метров. Первый школьник добежал за 25 секунд. Второй за 50 секунд. Кто добежал быстрее?
Быстрее добежал тот, кто за 1 секунду пробежал бóльшее расстояние. Говорят, что у него скорость движения больше. В данном случае скорость школьников это расстояние, которое они пробегают за 1 секунду.
Чтобы найти скорость, нужно расстояние разделить на время движения. Давайте найдём скорость первого школьника. Для этого разделим 100 метров на время движения первого школьника, то есть на 25 секунд:
100 м : 25 с = 4
На высоте h≅16 м.
Объяснение:
Полная механическая энергия тела в любой момент времени равна сумме кинетической и потенциальной энергий.
Eu= Ek + Ep; Ek=mv^2/2; Ep=mgh, где
Eu - полная механическая энергия тела, Дж
Ek - кинетическая энергия тела, Дж
Ep - потенциальная энергия тела, Дж
m - масса тела, кг
v - скорость тела, м/с
g - ускорение свободного падения, м/с^2
h - высота, на которую тело поднялось относительно нулевого уровня, м
В начальный момент времени (в момент, когда тело было подброшено вверх) потенциальная энергия тела равна 0 (тело начинает движение с нулевого уровня высоты, h=0) Ер = 0, и, следовательно, вся механическая энергия тела есть энергия кинетическая Eu = Ek + 0.
В процессе движения кинетическая энергия тела уменьшается (уменьшается скорость т.к. на тело действует ускорение свободного падения; тело тормозится силой тяжести), а потенциальная возрастает (высота тела над землей возрастает).
В какой-то момент, на некоторой высоте кинетическая энергия станет равной потенциальной.
Т.е первоначальная механическая энергия разделится пополам: Ep=Ek=Eu/2.
А мы можем вычислить величину Eu/2? Можем, если вспомним, что в нчальный момент времени вся механическая энергия равнялась кинетической. Т.е. на момент равенства энергий, каждая из них равняется:
Eu/2=(mv^2/2)/2;
Следовательно потенциальная энергия равна
Ep=Eu/2; mgh=(mv^2/2)/2;
mgh=mv^2/4;
выразим отсюда высоту h, и сократим на m:
h=v^2/(4g).
Подставим данные из условия, примем g=10 м/с^2
h=25^2/(4*10)=625/40≅16 м.
