Завдання 6. Визначити масу тіла, піднятого на висоту 8 м, якщо його потенціальна енергія 548,8 Дж. а) 3 кг; б) 7 кг; в)12 к; г) вірної відповіді немає.
Давайте обсудим конкретный пример полет мяча, подброшенного с поверхности Земли вертикально вверх. В момент броска человек, бросающий мяч, придает ему начальную скорость V , то есть мяч изменяет свою кинетическую энергию от нуля до величины Е = mV2/2. Эту энергию он получает от руки человека, которая приводится в движение мышцами. Другими словами, кинетическая энергия сокращения мышцы (то есть движения ее концов навстречу друг другу) превращается в кинетическую энергию движения руки с зажатым в ней мячем. Затем камень отделяется от руки, унося с собой некоторую часть этой кинетической энергии. Рука после этого тормозится другими мышцами тела, при этом ее кинетическая энергия превращается в тепло (кто не верит, может вспомнить, как согревался в холодную погоду, "дрожа мелкой дрожью", то есть сокращая мышцы своего тела). Брошенный мяч камень летит вверх, при этом его скорость уменьшается, а высота над землей увеличивается (то есть кинетическая энергия камня превращается в потенциальную). В верхней точке траектории кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная максимальна. Затем начинается обратное превращение: высота уменьшается, скорость увеличивается. В момент возвращения в точку броска скорость мяча равна скорости в момент броска, то есть его кинетическая энергия вернулась к начальному значению, а потенциальная энергия равна нулю. На самом деле последнее утверждения неточно: скорость (и полная энергия) мяча немного уменьшилась из-за того, что летящий мяч расталкивал молекулы воздуха, передавая им часть своей энергии. Как сказал бы физик, произошла потеря части энергии на трение о воздух.
В большинстве задач автомобиль можно считать материальной точкой. Например, в простейшей – «за какое время автомобиль проедет расстояние 200 км при скорости 100 км/ч?» Модель материальной точки не работает, например, в задаче про автомобиль, поднимающеся по наклонной дороге, если интерес представляет давление на дорогу ведущих и неведущих колес. Наиболее частая ошибка, связанная с применением модели материальной точки к автомобилю – вопрос о работе силы трения, действующей на автомобиль со стороны дороги. Пока автомобиль не буксует, эта работа равна нулю, даже, если автомобиль разгоняется.
