Question

Мячик массой m бросают с высоты h в горизонтальном направлении со скоростью V. Какие превращения механической энергии произошли на всём пути движения мячика? Рассмотрите случаи: a) сопротивлением движению мячика можно пренебречь; б) сопротивлением движению пренебречь нельзя.

Answer 1

Если пренебрегаем сопротивлением, то потенциальная энергия в поле тяжести переходит в кинетическую энергию (поле тяжести ускоряет мячик при падении)

если не пренебрегать сопротивлением, то потенциальная энергия в поле тяжести переходит в кинетическую энергию движения мачика (поле тяжести ускоряет мячик при падении) и в работу против сил сопротивления воздуха. Энергия, выделившаяся при этом переходит во внутреннюю энергию мяча и воздуха и, возможно, в кинетическую энергию вращения мячика

Answer 2

а) Если можно пренебречь сопротивлением движению мячика, то на всем пути движения происходит только превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно. Изначально мячик имеет потенциальную энергию, равную mgh, где g - ускорение свободного падения, а h - высота, с которой бросили мячик. При движении мячика по горизонтальной поверхности его потенциальная энергия постепенно уменьшается, а кинетическая энергия - увеличивается. При достижении максимальной горизонтальной скорости V мячик полностью переходит в состояние кинетической энергии, которая сохраняется на всем оставшемся пути до того, как мячик остановится.

б) Если нельзя пренебречь сопротивлением движению, то на пути движения мячика происходит превращение механической энергии в тепловую энергию, из-за чего его скорость уменьшается постепенно. Сначала мячик теряет некоторую часть своей энергии на преодоление силы сопротивления воздуха, а затем его кинетическая энергия постепенно превращается в потенциальную, когда мячик поднимается на некоторую высоту над поверхностью земли. При достижении максимальной высоты мячик полностью останавливается, его кинетическая энергия становится равной нулю, а потенциальная энергия - максимальной. Затем процесс повторяется, и мячик начинает падать вниз, превращая свою потенциальную энергию в кинетическую. При падении мячик опять теряет энергию на преодоление силы сопротивления воздуха, и так до тех пор, пока не остановится на поверхности земли.