На балкон, расположенный на высоте 6 м, бросили с поверхности земли предмет массой 200 г. Во время полета предмет достиг максимальной высоты 8 м от поверхности земли. Определите работу силы тяжести при полете предмета вверх, вниз и на всем пути. Найдите результирующее изменение потенциальной энергии.

h0 = 6 м.

m = 200 г = 0,2 кг.

g = 10 м/с².

h = 8 м.

Aв - ?

Aн - ?

A - ?

ΔЕп - ?

Работу силы тяжести А выразим формулой: А = m * g * S * cosα, где m * g - сила тяжести, S - перемещение тела, ∠α - угол между направление действия силы и перемещением.

При движении тела вверх его перемещение S = h - h0, направленное вертикально вверх, сила тяжести всегда направленная вертикально вниз. Поэтому ∠α = 180°, cos180° = - 1.

Ав = - m * g * (h - h0).

Ав = - 0,2 кг * 10 м/с² * (8 м - 6 м) = - 4 Дж.

При движении тела вниз его перемещение S = h, направленное вертикально вниз, сила тяжести всегда направленная вертикально вниз. Поэтому ∠α = 0°, cos0° = 1.

Ан = m * g * h.

Ан = 0,2 кг * 10 м/с² * 8 м = 16 Дж.

А = Ан + Ав = 16 Дж - 4 Дж = 12 Дж.

ΔЕп = Еп - Еп0 = m * g * h * - m * g * h = m * g * (h * - h0), где h * - высота тела в момент падения.

h * = 0 м.

ΔЕп = - m * g * h0 = - 0,2 кг * 10 м/с² * 6 м = - 12 Дж.

Знак "-" показывает, что потенциальная энергия тела уменьшается.

Ответ: Ав = - 4 Дж, Ан = 16 Дж, А = 12 Дж, ΔЕп = - 12 Дж.