Решение:

а) В момент выстрела от уровня земли у стрелы есть только кинетическая энергия, которую можно вычислить по формуле:

E_k = (mv^2)/2,

где m - масса стрелы, v - ее скорость.

Подставляя числовые значения, получаем:

E_k = (0.05 кг * 30 м/с)^2 / 2 ≈ 22,5 Дж.

б) На максимальной высоте скорость стрелы равна нулю, следовательно, у нее есть только потенциальная энергия, которая связана с положением тела относительно земной поверхности. Потенциальная энергия можно вычислить по формуле:

E_p = mgh,

где m - масса стрелы, g - ускорение свободного падения, h - высота.

Высота, на которую поднимется стрела, равна h = v^2/(2g) = (30 м/с)^2/(2 * 9,81 м/с^2) ≈ 45,68 м.

Подставляя числовые значения, получаем:

E_p = 0,05 кг * 9,81 м/с^2 * 45,68 м ≈ 22,5 Дж.

Ответ: а) кинетическая энергия стрелы при выстреле от уровня земли равна 22,5 Дж; б) потенциальная энергия стрелы на максимальной высоте также равна 22,5 Дж.

Ответ:

Для решения этой задачи нам понадобятся формулы для кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия (К) определяется как половина произведения массы тела (m) на квадрат скорости (v):

K = (1/2)mv^2

Потенциальная энергия (П) находится как произведение массы тела на ускорение свободного падения (g) и на высоту (h) относительно некоторого выбранного уровня:

П = mgh

где g = 9,81 м/с^2 - ускорение свободного падения.

а) В момент выстрела от уровня земли кинетическая энергия стрелы будет равна:

K = (1/2)mv^2 = (1/2) * 0,05 кг * (30 м/с)^2 = 22,5 Дж

Потенциальная энергия стрелы в этот момент равна 0, так как стрела еще не поднялась ни на какую высоту.

П = mgh = 0

б) На максимальной высоте скорость стрелы равна 0, поэтому ее кинетическая энергия тоже равна 0:

K = (1/2)mv^2 = (1/2) * 0,05 кг * 0 м/с = 0

Потенциальная энергия стрелы на максимальной высоте будет равна максимальной высоте, на которую поднялась стрела, умноженной на ее массу и ускорение свободного падения:

П = mgh = 0,05 кг * 9,81 м/с^2 * h

Найдем максимальную высоту, на которую поднялась стрела. Для этого воспользуемся законом сохранения энергии:

Начальная энергия (в момент выстрела) = К + П = 22,5 Дж + 0 = 22,5 Дж

Конечная энергия (на максимальной высоте) = К + П = 0 + П

Таким образом, начальная энергия равна конечной, поэтому

22,5 Дж = П

0,05 кг * 9,81 м/с^2 * h = 22,5 Дж

h = 45,92 м

Таким образом, потенциальная энергия стрелы на максимальной высоте составляет:

П = mgh = 0,05 кг * 9,81 м/с^2 * 45,92 м = 22,5 Дж

Удачиии!!