Виды Энергии — Задание 3 ЕГЭ по физике №00047293

Шарик отпустили с высоты $3$ м, он упал на землю, и у земли у него $4{,}8$ Дж энергии движения. Если бы воздух не мешал, энергии было бы больше. Нужно найти, сколько энергии «съел» воздух.

Высоту отсчитываем от земли. В начале скорость нулевая, значит у шарика есть только потенциальная энергия. Массу переводим в килограммы: $200\ \text{г}=0{,}2\ \text{кг}$.

$$E_p=mgh=0{,}2\cdot10\cdot3=6\ \text{Дж}$$

У земли потенциальная энергия равна нулю, осталась только кинетическая — $4{,}8$ Дж. Энергия не исчезает: разница между запасом наверху и энергией у земли ушла на преодоление сопротивления воздуха (в тепло):

$$Q=E_p-E_k=6-4{,}8=1{,}2\ \text{Дж}$$

Проверим себя на разумность. Средняя сила сопротивления — это потеря, делённая на путь: $\dfrac{1{,}2}{3}=0{,}4$ Н. Сила тяжести шарика $0{,}2\cdot10=2$ Н — сопротивление заметно меньше, поэтому шарик и разгонялся всю дорогу. Всё сходится.