Виды Энергии — Задание 3 ЕГЭ по физике №00047513

Шарик отпустили с какой-то высоты, он упал на землю. По дороге воздух немного его тормозил и «отнял» $1$ Дж энергии — она ушла в тепло. У земли у шарика осталось $7$ Дж энергии движения. Найдём высоту.

Высоту отсчитываем от земли. В начале шарик неподвижен, поэтому вся его энергия — потенциальная $mgh$. У земли потенциальная энергия равна нулю, и энергия шарика — кинетическая, $7$ Дж.

Механическая энергия здесь не сохраняется: сила сопротивления совершила отрицательную работу. Но энергия никуда не исчезает — то, что было наверху, разделилось на энергию движения у земли и потери на воздух:

$$mgh=E_k+Q$$

Подставляем $E_k=7$ Дж и $Q=1$ Дж:

$$mgh=7+1=8\ \text{Дж}$$

Масса $400\ \text{г}=0{,}4\ \text{кг}$, $g=10\ \text{м/с}^2$, поэтому $mg=0{,}4\cdot10=4$ Н и

$$h=\dfrac{8}{4}=2\ \text{м}$$

Проверим себя работой сил: сила тяжести на пути $2$ м совершила работу $4\cdot2=8$ Дж, сила сопротивления — $-1$ Дж. Сумма $8-1=7$ Дж — это и есть энергия движения у земли.