En kugle på 0,3 kg frigøres fra hvile i en højde 8 m. Hvor hurtigt går det, når det rammer jorden?

forståelse af koncepterne

* Potentiel energi: Den energi, et objekt besidder på grund af sin position i forhold til et referencepunkt (i dette tilfælde jorden). Potentiel energi (PE) beregnes som:PE =MGH, hvor:

* m =masse (kg)

* g =acceleration på grund af tyngdekraften (9,8 m/s²)

* h =højde (m)

* kinetisk energi: Den energi, et objekt besidder på grund af dets bevægelse. Kinetisk energi (KE) beregnes som:Ke =(1/2) mv², hvor:

* m =masse (kg)

* v =hastighed (m/s)

* Energibesparelse: I et lukket system forbliver den samlede energi konstant. Dette betyder, at energi kan omdannes fra en form til en anden (som potentiel energi til kinetisk energi), men den samlede mængde energi forbliver den samme.

Løsning

1. oprindelig energi: Øverst har bolden kun potentiel energi. Beregn dette:

Pe =mgh =(0,3 kg) (9,8 m/s²) (8 m) =23,52 J (Joules)

2. Endelig energi: Lige før han rammer jorden, har bolden kun kinetisk energi. Da energi er konserveret, omdannes den oprindelige potentielle energi nu til kinetisk energi:

Ke =23,52 J

3. Find hastigheden: Brug nu formlen til kinetisk energi til at løse for hastigheden:

Ke =(1/2) mv²

23,52 J =(1/2) (0,3 kg) V²

V² =156,8

v =√156,8 ≈ 12,52 m/s

Svar: Bolden går cirka 12,52 m/s, når den rammer jorden.