Một vật có khối lượng 5 kg được treo ở độ cao 15 m bỏ qua lực cản có không khí A) tính thế năng b) khi vật rơi xuống tính tốc độ của vật trước khi chạm đất

a) Thế năng (Ep) của một vật tại một độ cao h được tính bằng công thức:

Ep = m g h

Trong đó:
- m là khối lượng của vật (kg),
- g là gia tốc trọng trường, khoảng 9.81 m/s²,
- h là độ cao (m).

Thay vào các giá trị đã cho:
- m = 5 kg,
- g = 9.81 m/s²,
- h = 15 m.

Tính thế năng:

Ep = 5 kg 9.81 m/s² 15 m
= 5 9.81 15
= 735.75 J.

Vậy, thế năng của vật ở độ cao 15 m là 735.75 J.

b) Để tính tốc độ (v) của vật trước khi chạm đất, ta có thể sử dụng định luật bảo toàn năng lượng. Khi vật rơi xuống, thế năng sẽ chuyển thành động năng. Động năng (Ek) được tính bằng công thức:

Ek = (1/2) m v².

Khi vật ở độ cao 15 m chỉ có thế năng, nên ở điểm chạm đất, toàn bộ thế năng chuyển thành động năng. Ta có:

m g h = (1/2) m v².

Bỏ m ở cả hai vế (khối lượng không bằng 0):

g h = (1/2) v².

Giải phương trình cho v:

v² = 2 g h
v = √(2 g h).

Thay các giá trị vào công thức:

v = √(2 9.81 m/s² 15 m)
v = √(2 9.81 15)
v = √(294.3)
v ≈ 17.17 m/s.

Vậy tốc độ của vật trước khi chạm đất là khoảng 17.17 m/s.