Номер 7, страница 47 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

7. Как изменяются потенциальная и кинетическая энергии мяча, брошенного вертикально вверх, в процессе его полета?

7. При рассмотрении полета мяча, брошенного вертикально вверх, в идеальных условиях (пренебрегая сопротивлением воздуха), его полная механическая энергия сохраняется. Однако происходит непрерывное преобразование одного вида механической энергии в другой: кинетической в потенциальную и наоборот.

Процесс полета можно разделить на два этапа:

Подъем мяча:

Сразу после броска мяч обладает начальной скоростью, и его кинетическая энергия, определяемая формулой $E_к = \frac{mv^2}{2}$, имеет максимальное значение (в начальный момент). По мере подъема высота мяча h над землей увеличивается. Это приводит к росту его потенциальной энергии, которая рассчитывается по формуле $E_п = mgh$. Одновременно под действием силы тяжести скорость мяча v уменьшается. Следовательно, во время подъема кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная энергия увеличивается. В наивысшей точке траектории, где скорость на мгновение становится равной нулю, кинетическая энергия также обращается в ноль, а потенциальная энергия достигает своего максимального значения.

Падение мяча:

После достижения наивысшей точки мяч начинает движение вниз. Его высота h уменьшается, что приводит к уменьшению его потенциальной энергии. В то же время, он движется с ускорением свободного падения g, поэтому его скорость v возрастает. Увеличение скорости вызывает рост кинетической энергии. Таким образом, во время падения потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается.

Ответ: Во время полета мяча вверх его кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная энергия увеличивается. Во время его последующего падения вниз кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная — уменьшается.