Question

Человек массой 70 кг поднимается по лестнице своего дома на высоту 15 метров. Определите насколько увеличится его энергия.

Answer 1

Когда человек поднимется, он будет находиться на определенной высоте, а значит будет обладать потенциальной энергией
то есть
изначально его энергия равна нулю, следовательно изменение его энергии равно потенциальной
то есть
Е=mgh = 70*10*15=10,5 кДж

Answer 2

Для определения того, насколько увеличится энергия человека при подъеме по лестнице, можно использовать принцип сохранения энергии.

Первоначальная энергия (E1) человека до подъема состоит из потенциальной энергии (по отношению к земле) и кинетической энергии (если он двигается). При подъеме по лестнице предположим, что человек движется равномерно, то есть его скорость постоянна, и значит, его кинетическая энергия не изменяется.

Кинетическая энергия (KE) = 1/2 * масса * скорость^2 Поскольку его скорость не меняется, кинетическая энергия останется постоянной и не будет учитываться в расчетах.

Остается только потенциальная энергия (PE), которая изменяется при подъеме на высоту (h) в поле тяжести земли (у нас g ≈ 9.8 м/с^2).

Потенциальная энергия (PE) = масса * ускорение свободного падения * высота подъема PE = масса * g * h

Теперь можем рассчитать изменение энергии (ΔE):

ΔE = PE (после подъема) - PE (до подъема) ΔE = (масса * g * h) - 0 (мы полагаем, что начальная высота над землей равна 0)

Подставим известные значения:

ΔE = 70 кг * 9.8 м/с^2 * 15 м ≈ 10 290 Дж (джоулей)

Таким образом, энергия человека увеличится на примерно 10 290 Дж (джоулей) при подъеме на высоту 15 метров по лестнице.