Задачи по физике 9 класс: закон сохранения энергии

10 задач по физике для 9 класса по теме «Закон сохранения энергии» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.

Задачи на закон сохранения энергии

  1. Камень массой 2 кг находится на высоте 5 м над землёй. Определите его потенциальную энергию относительно поверхности Земли. Ускорение свободного падения примите равным 10 Н/кг.

    Дано: m = 2 кг; h = 5 м; g = 10 Н/кг.

    Решение:

    Потенциальная энергия тела определяется формулой:

    Eп = mgh.

    Подставим значения:

    Eп = 2 · 10 · 5 = 100 Дж.

    Ответ: 100 Дж.

  2. Мяч массой 0,5 кг движется со скоростью 8 м/с. Определите кинетическую энергию мяча.

    Дано: m = 0,5 кг; v = 8 м/с.

    Решение:

    Кинетическая энергия тела определяется формулой:

    Eк = mv²/2.

    Подставим значения:

    Eк = 0,5 · 8² / 2 = 16 Дж.

    Ответ: 16 Дж.

  3. Камень свободно падает с высоты 20 м без начальной скорости. Сопротивлением воздуха пренебречь. Определите скорость камня непосредственно перед ударом о землю. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с².

    Дано: h = 20 м; v₀ = 0; g = 10 м/с².

    Решение:

    По закону сохранения механической энергии потенциальная энергия камня переходит в кинетическую:

    mgh = mv²/2.

    Сократим массу и выразим скорость:

    v = √(2gh).

    Подставим значения:

    v = √(2 · 10 · 20) = √400 = 20 м/с.

    Ответ: 20 м/с.

  4. Мяч бросили вертикально вверх с поверхности земли со скоростью 10 м/с. Сопротивлением воздуха пренебречь. На какую максимальную высоту поднимется мяч? Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с².

    Дано: v₀ = 10 м/с; v = 0; g = 10 м/с².

    Решение:

    В начальный момент мяч обладает кинетической энергией, а в наивысшей точке — потенциальной:

    mv₀²/2 = mgh.

    Сократим массу и выразим высоту:

    h = v₀²/(2g).

    Подставим значения:

    h = 10²/(2 · 10) = 100/20 = 5 м.

    Ответ: 5 м.

  5. Санки начинают скользить без начальной скорости с вершины ледяной горки высотой 1,8 м. Трением пренебречь. Определите скорость санок у подножия горки. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с².

    Дано: h = 1,8 м; v₀ = 0; g = 10 м/с².

    Решение:

    По закону сохранения механической энергии:

    mgh = mv²/2.

    Сократим массу и выразим скорость:

    v = √(2gh).

    Подставим значения:

    v = √(2 · 10 · 1,8) = √36 = 6 м/с.

    Ответ: 6 м/с.

  6. Тело массой 2 кг движется со скоростью 4 м/с на высоте 3 м над землёй. Определите полную механическую энергию тела относительно поверхности Земли. Ускорение свободного падения примите равным 10 Н/кг.

    Дано: m = 2 кг; v = 4 м/с; h = 3 м; g = 10 Н/кг.

    Решение:

    Полная механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий:

    E = Eк + Eп.

    Следовательно:

    E = mv²/2 + mgh.

    Подставим значения:

    E = 2 · 4²/2 + 2 · 10 · 3 = 16 + 60 = 76 Дж.

    Ответ: 76 Дж.

  7. Вагончик американских горок начинает движение из состояния покоя с высоты 15 м. Определите его скорость в момент, когда он окажется на высоте 5 м. Сопротивлением движению пренебречь. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с². Ответ округлите до десятых.

    Дано: h₁ = 15 м; h₂ = 5 м; v₁ = 0; g = 10 м/с².

    Решение:

    По закону сохранения механической энергии:

    mgh₁ = mgh₂ + mv₂²/2.

    Сократим массу и выразим скорость:

    v₂ = √(2g(h₁ − h₂)).

    Подставим значения:

    v₂ = √(2 · 10 · (15 − 5)) = √200 ≈ 14,1 м/с.

    Ответ: 14,1 м/с.

  8. Мяч бросили вертикально вверх с поверхности земли со скоростью 20 м/с. Определите скорость мяча на высоте 15 м над землёй. Сопротивлением воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с².

    Дано: v₀ = 20 м/с; h = 15 м; g = 10 м/с².

    Решение:

    По закону сохранения механической энергии:

    mv₀²/2 = mgh + mv²/2.

    Сократим массу и выразим скорость:

    v² = v₀² − 2gh.

    v = √(v₀² − 2gh).

    Подставим значения:

    v = √(20² − 2 · 10 · 15) = √(400 − 300) = √100 = 10 м/с.

    Ответ: 10 м/с.

  9. Тележка движется по горизонтальному участку со скоростью 6 м/с и въезжает на наклонную горку. Начальная высота тележки над землёй равна 1 м. Какой максимальной высоты достигнет тележка, если в верхней точке она остановится? Трением пренебречь. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с².

    Дано: v₁ = 6 м/с; h₁ = 1 м; v₂ = 0; g = 10 м/с².

    Решение:

    По закону сохранения механической энергии:

    mgh₁ + mv₁²/2 = mgh₂ + mv₂²/2.

    Так как в верхней точке тележка останавливается, v₂ = 0:

    mgh₁ + mv₁²/2 = mgh₂.

    Сократим массу и выразим высоту:

    h₂ = h₁ + v₁²/(2g).

    Подставим значения:

    h₂ = 1 + 6²/(2 · 10) = 1 + 36/20 = 1 + 1,8 = 2,8 м.

    Ответ: 2,8 м.

  10. Камень бросили горизонтально с обрыва высотой 20 м со скоростью 10 м/с. Определите скорость камня непосредственно перед падением на землю. Сопротивлением воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с². Ответ округлите до десятых.

    Дано: h = 20 м; v₀ = 10 м/с; g = 10 м/с².

    Решение:

    По закону сохранения механической энергии:

    mgh + mv₀²/2 = mv²/2.

    Сократим массу и выразим конечную скорость:

    v² = 2gh + v₀².

    v = √(2gh + v₀²).

    Подставим значения:

    v = √(2 · 10 · 20 + 10²) = √(400 + 100) = √500 ≈ 22,4 м/с.

    Ответ: 22,4 м/с.