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質量2.5 kgのオブジェクトは、初期速度39ミリ秒で上向きに投げられます。地面に当たる直前に移動はどれくらい速く、空気抵抗がないと仮定しますか?

エネルギーの保全の原則を使用して、この問題を解決する方法は次のとおりです。

概念を理解する

* エネルギーの保存: 保守的な力(重力のような)がそれに作用している場合、オブジェクトの総機械エネルギーは一定のままです。これは、ポテンシャルエネルギー(PE)と運動エネルギー(KE)の合計が一定であることを意味します。

* ポテンシャルエネルギー: PE =MGH、ここで「M」は質量、「G」は重力による加速(9.8 m/s²)、「H」は高さです。

* 運動エネルギー: ke =(1/2)mv²。ここで、「m」は質量、「V」は速度です。

解決策

1。初期エネルギー: 現時点では、オブジェクトが上向きにスローされています。

* ke =(1/2) * 2.5 kg *(39 m/s)²=1912.5 j

* PE =0 J(地上レベルにあるため)

2。最終エネルギー: 地面にぶつかる直前に、オブジェクトには次のようなものがあります。

* ke =? (これは私たちが見つけたいものです)

* PE =0 J(地上レベルに戻っています)

3。エネルギーの保存: 初期点の総エネルギーは、最終ポイントでの総エネルギーに等しくなります。

*初期Ke +初期PE =最終Ke +最終PE

* 1912.5 J + 0 J =Final Ke + 0 J

4。最終速度の解決:

*最終KE =1912.5 j

*(1/2) * 2.5 kg *v²=1912.5 j

*v²=(1912.5 j * 2) / 2.5 kg

* v =√(1530)m/s≈39m/s

したがって、オブジェクトは地面に当たる直前に約39 m/sで移動します。

重要な注意: この計算では、空気抵抗がありません。実際には、空気抵抗はオブジェクトを遅くし、衝撃によりわずかに低い速度になります。

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