برای حل این سوال، ابتدا دادههای مسئله را فهرست میکنیم:
- جرم جسم \( m = 2 \, \text{kg} \).
- سرعت اولیه \( v_0 = 3 \, \frac{\text{m}}{\text{s}} \).
- کار نیروی وزن \( W = 20 \, \text{J} \).
باید سرعت نهایی \( v \) را پیدا کنیم.
با توجه به این که کار نیروی وزن به انرژی جنبشی جسم تبدیل میشود، از رابطهی زیر استفاده میکنیم:
\[
W = \Delta K = \frac{1}{2} m v^2 - \frac{1}{2} m v_0^2
\]
ابتدا انرژی جنبشی اولیه را حساب میکنیم:
\[
K_0 = \frac{1}{2} \times 2 \times 3^2 = 9 \, \text{J}
\]
حال با جایگذاری در معادله بالا:
\[
20 = \frac{1}{2} \times 2 \times v^2 - 9
\]
\[
20 = v^2 - 9
\]
\[
v^2 = 29
\]
\[
v = \sqrt{29} \approx 5.38 \, \text{m/s}
\]
بنابراین، سرعت نهایی جسم تقریباً \( 5.38 \, \frac{\text{m}}{\text{s}} \) است.