Виды Энергии — Задание 3 ЕГЭ по физике №00047296

Мяч вылетел из руки девочки на высоте $0{,}8$ м и поднялся до высоты $3$ м над землёй. Спрашивают, на сколько изменилась его потенциальная энергия — энергия положения.

Потенциальная энергия тела над нулевым уровнем $E_p=mgh$. Изменение — это «конечное минус начальное». Высоты даны от поверхности Земли, её и возьмём за нулевой уровень.

Энергия в начале, на высоте $0{,}8$ м:

$$E_{p1}=mgh_1=0{,}5\cdot10\cdot0{,}8=4\ \text{Дж}$$

Энергия в верхней точке, на высоте $3$ м:

$$E_{p2}=mgh_2=0{,}5\cdot10\cdot3=15\ \text{Дж}$$

Изменение:

$$\Delta E_p=E_{p2}-E_{p1}=15-4=11\ \text{Дж}$$

Знак плюс понятен: мяч поднялся выше, его энергия положения выросла.

Проверим себя другим нулевым уровнем — на высоте руки девочки. Тогда в начале энергия равна нулю, а в верхней точке мяч выше руки на $3-0{,}8=2{,}2$ м: $0{,}5\cdot10\cdot2{,}2=11$ Дж. Изменение то же — оно не зависит от выбора нулевого уровня.