Вес тела в воздухе просто равен mg. В воде весом является разность силы тяжести и силы Архимеда P = mg - Fa (строго говоря, в воздухе тоже есть сила Архимеда, но из-за плотности воздуха она примерно в 1000 раз слабее, чем в воде и для обычных тел силой Архимеда в воздухе пренебрегают) . Возвращаемся к нашей задаче: по условию P = mg/5; отсюда находим, что Fa = (4/5)mg. Расписываем силу Архимеда через плотность воды (1000 кг/м3), массу выражаем через плотность тела "ро", получаем: 1000 = (4/5)"ро"; "ро" = 1250 кг/м3.
Только потенциальной. Действительно, энергия, по сути, - это возможность совершить работу. Если книжка с полки упадет, она может совершить работу по деформации, например, пола. Напомню, что механическая энергия бывает двух типов: кинетическая - энергия движения и потенциальная - энергия взаимодействия. В нашем случае книга покоится, стало быть кинетической энергии нет. Потенциальная энергия обеспечивается гравитационным взаимодействием Земли и книжки, а так электромагнитным взаимодействием слоев атомов книжки (энергия упругой деформации).
P.S. Потенциальная энергия определяется только для безвихревых (то есть, консервативных) полей как криволинейный интеграл второго рода. По теореме о градиенте из векторного анализа работа зависит только от потенциала в крайних точках траектории и никак не зависит от ее формы: , здесь использовано И как интеграл вообще, потенциальная энергия определяется с точностью до константы (правая часть уравнения). Другими словами, вы вольны выбирать нулевой уровень потенциальной энергии где захотите.
,
S = V²/2g
S = 100/20 м = 5 м
ответ: 5м