Колебания и Волны — Задание 4 ЕГЭ по физике №00042957

Что тут происходит: шарик массой $0{,}2$ кг отпустили без толчка с высоты $3{,}5$ м. Сопротивления воздуха нет. Нужно найти кинетическую энергию (энергию движения) шарика в момент удара о землю.

Можно было бы искать время падения и скорость через формулы движения, но проще через энергию. Нулевой уровень высоты выберем на земле.

Наверху шарик покоится — кинетической энергии нет, есть только потенциальная энергия (энергия высоты): $E_\text{п}=mgh$. У земли высота ноль — потенциальной энергии нет, вся энергия перешла в кинетическую.

Сопротивления воздуха нет, значит, механическая энергия сохраняется: сколько было потенциальной наверху, столько стало кинетической внизу:

$$E_\text{к}=mgh$$

Подставляем $m=0{,}2$ кг, $g=10$ м/с², $h=3{,}5$ м:

$$E_\text{к}=0{,}2\cdot10\cdot3{,}5=2\cdot3{,}5=7\ \text{Дж}$$

Проверим себя через работу: на шарик при падении действует только сила тяжести $mg=2$ Н, она совершает работу $A=mgh=2\cdot3{,}5=7$ Дж, и вся эта работа идёт на разгон шарика. Ответ тот же.