離地高度
速度$5\ m$$0\ m/s$$3.2\ m$$6\ m/s$$0\ m$$10\ m/s$
透過計算說明以上資料是否驗證了能量守恆定律(忽略空氣阻力)。$(g=10\ m/s^2)$."">

一個質量為 1 kg 的物體從 5 米高處落下,得到以下資料
離地高度
速度
$5\ m$$0\ m/s$
$3.2\ m$$6\ m/s$
$0\ m$$10\ m/s$

透過計算說明以上資料是否驗證了能量守恆定律(忽略空氣阻力)。$(g=10\ m/s^2)$."


物體的給定資料可以如下圖所示:

 如題,物體質量 $m=1\ kg$

重力加速度 $g=10\ m/s^2$

在 A 點 $(高度=5\ m)$

速度 $v=0$     [如資料表所示]

高度 $h=5\ m$

因此,動能 $K_A=\frac{1}{2}mv^2$

$=\frac{1}{2}\times1\ kg\times 0$

$=0$

其勢能 $P_A=mgh$

$=1\ kg\times 10\ m/s^2\times 5\ m$

$=50\ J$

總能量 $E=K_A+P_A$

$=0+50\ J$

$=50\ J$

在 B 點 $(高度=3.2\ m)$


速度 $v=6\ m/s$

高度 $h=3.2\ m$

因此,動能 $K_B=\frac{1}{2}mv^2$

$=\frac{1}{2}\times1\ kg\times(6\ m/s)^2$

$=18\ J$

其在 B 點的勢能,$P_B=mgh$

$=1\ kg\times10\ m/s^2\times3.2\ m$

$=32\ J$

B 點的總能量,$E_B=K_B+P_B$

$=18\ J+32\ J$

$=50\ J$

在 C 點 $(地面,h=0)$

速度 $v_C=10\ m/s$

高度 $h=0$

因此,動能 $K_C=\frac{1}{2}mv^2$

$=\frac{1}{2}\times 1\ kg\times 10^2$

$=50\ J$

勢能 $P_C=mgh$

$=1\ kg\times10\ m/s^2\times 0$

$=0$

因此,地面(C 點)的總能量,$E_C=K_C+P_C$

$=50\ J+0$

$=50\ J$

很明顯,總能量在每個點都保持不變,這證明了能量守恆定律。

更新於: 2022年10月10日

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