Дано:
v0 = 29,4 м/с
g = 9,8 м/с²
m = 1 кг
t = 2 c
Найти:
Е кин. = ?
E кин. = mv²/2
Направим вертикальную ось сонаправленно скорости тела, тогда ускорение свободного падения будет противонаправленно оси (g будет с минусом). Формула скорости тела через время t:
v = v0 - g*t
Тогда кинетическая энергия будет:
Е кин. = (m*(v0 - g*t)²) / 2 = (1*(24,9 - 9,8*2)²) / 2 = (24,9 - 19,6)² / 2 = 5,3²/2 = 28,09 / 2 = 14,045 Дж
Если ускорение свободного падения принять за 10 м/с², то:
Е кин. = (m*(v0 - g*t)²) / 2 = (1*(24,9 - 10*2)²) / 2 = (24,9 - 20)² / 2 = 4,9²/2 = 24,01 / 2 = 12,005 Дж
ответ: 14,045 Дж (12,005 Дж).
Масса инерционная и масса гравитационная - это две разные характеристики тела. И гравитационная постоянная точно учитывается при расчёте гравитационной массы. Учитывается ли она при расчёте инерционной массы?
Когда Ньютон сформулировал свой закон всемирного тяготения, он обнаружил, что тот вполне себе соответствует другому главному закону, который мы сегодня знаем как Второй закон Ньютона:
F = m*a.
То есть, если приравнять два закона, то получится:
F = GMm / R²
F = m_i*a
F = F => G*M*m_g / R² = m_i*a => m_g*(G*M / R²) = m_i*a.
Ньютон получил две массы: гравитационную - слева, и инертную (инерционную) - справа. Но в то время никто не мог сказать, что эти массы можно считать одним и тем же. Это сегодня мы запросто сокращаем массы слева и справа, когда получаем такое уравнение.
Однако было проведено множество опытов, доказывающих, что ускорение "а" во Втором законе Ньютона, если сопоставлять этот закон с законом всемирного тяготения, абсолютно идентично ускорению свободного падения, которым является выражение "G*M / R²". Абсолютно идентично ДЛЯ ВСЕХ ТЕЛ. То есть:
m_i*a = m_g*(G*M / R²) = m_g*g.
А раз ускорения одинаковые, то и массы одинаковые. А раз это так, то их можно не разделять на гравитационную и инертную.
Получается, что массы стали считать одним и тем же только после того, как доказали равенство ускорений. А если ускорение "g" - это то же самое, что "G*M / R²", куда входит гравитационная постоянная, и то же самое, что "а", то ответ на вопрос - да, учитывается.