В комнате высотой 3 м на столе высотой 1 м лежит книга массой 1 кг. Чему равна потенциальная энергия книги, если за нулевой уровень принят уровень стола? уровень пола? уровень потолка? На какую величину изменится потенциальная энергия книги в результате падения на пол?
P = m * g * h,
где P - потенциальная энергия, m - масса книги, g - ускорение свободного падения (принимается равным 9,8 м/с^2), h - высота, на которой находится книга относительно выбранного нулевого уровня.
1) Если за нулевой уровень принят уровень стола (высота стола 1 м), то высота на которой находится книга составляет h = 0 м. Подставим эти значения в формулу:
P(stol) = m * g * h = 1 кг * 9,8 м/с^2 * 0 м = 0 Дж.
Таким образом, потенциальная энергия книги относительно уровня стола равна 0 Дж.
2) Если за нулевой уровень принят уровень пола, то высота на которой находится книга составляет h = 1 м. Подставим эти значения в формулу:
P(pol) = m * g * h = 1 кг * 9,8 м/с^2 * 1 м = 9,8 Дж.
Таким образом, потенциальная энергия книги относительно уровня пола равна 9,8 Дж.
3) Если за нулевой уровень принят уровень потолка (высота комнаты 3 м), то высота на которой находится книга составляет h = 3 м. Подставим эти значения в формулу:
P(potolok) = m * g * h = 1 кг * 9,8 м/с^2 * 3 м = 29,4 Дж.
Таким образом, потенциальная энергия книги относительно уровня потолка равна 29,4 Дж.
4) При падении книги на пол, высота, на которой она находится, уменьшается с 1 м до 0 м. Подставим новую высоту в формулу:
P(pod) = m * g * h = 1 кг * 9,8 м/с^2 * (0 м - 1 м) = -9,8 Дж.
Таким образом, потенциальная энергия книги изменится на -9,8 Дж (отрицательный знак обозначает, что энергия уменьшилась) при падении на пол.