Мяч падает с высоты 5 м без начальной скорости. Определите скорость мяча в момент приземления и скорость мяча в точке, в которой кинетическая и потенциальная энергии мяча равны

Закон сохранения механической энергии:

Ep + Ek = E

В начальный момент времени, когда мяч находится в высшей точке, его кинетическая энергия равна нулю, тогда уравнение закона:

Ep + Ek = Ep + 0 = Ep = E

В момент приземления потенциальная энергия мяча равна нулю, тогда:

Ep + Ek = 0 + Ek = Ek = E

Можно сделать вывод, что максимальная потенциальная (в начальный момент времени) и максимальная кинетическая (в момент приземления) равны друг другу и механической:

Ep max = Ek max = E

Тогда можем найти скорость мяча в момент приземления:

Ep max = Ek max

mgh max = mv² max/2 | : m

gh max = v² max/2

v² max = 2gh max => v max = √(2gh max) = √(2*10*5) = √100 = 10 м/с

Очевидно, что энергии будут равны тогда, когда каждая из них будет равна половине общей, а точкой, в которой это равенство произойдёт, будет точка, которая делит максимальную высоту пополам:

E/2 = Ep max/2 = Ep = Ek

mgh max/2 = mv²/2 | : m

gh max/2 = v²/2 | * 2

v² = gh max => v = √(gh max) = √(10*5) = √(25*2) = 5√2 = 5*1,41 = 7,05 = 7,1 м/с

ответ: 10 м/с, примерно 7,1 м/с.