برای حل سوال ۱۰، باید از قانون بقای انرژی استفاده کنیم. فرض میکنیم که هیچ اتلاف انرژی به علت اصطکاک وجود ندارد.
در نقطه A، جسم در ارتفاع ۳ متری است و سرعت آن ۴ متر بر ثانیه است. انرژی مکانیکی آن شامل انرژی جنبشی و پتانسیل گرانشی میشود.
انرژی کل در نقطه A:
\[ E_A = K_A + U_A \]
\[ K_A = \frac{1}{2} m v_A^2 = \frac{1}{2} \times 0.1 \, \text{kg} \times 4^2 \, \text{m}^2/\text{s}^2 = 0.8 \, \text{J} \]
\[ U_A = mgh_A = 0.1 \times 9.8 \times 3 = 2.94 \, \text{J} \]
\[ E_A = 0.8 + 2.94 = 3.74 \, \text{J} \]
در نقطه B:
ارتفاع ۱ متر است، پس پتانسیل گرانشی:
\[ U_B = mgh_B = 0.1 \times 9.8 \times 1 = 0.98 \, \text{J} \]
بنابراین، انرژی جنبشی در نقطه B:
\[ K_B = E_A - U_B = 3.74 - 0.98 = 2.76 \, \text{J} \]
و سرعت در نقطه B:
\[ K_B = \frac{1}{2} m v_B^2 \]
\[ 2.76 = \frac{1}{2} \times 0.1 \times v_B^2 \]
\[ v_B^2 = \frac{2.76 \times 2}{0.1} = 55.2 \]
\[ v_B = \sqrt{55.2} \approx 7.43 \, \text{m/s} \]
بنابراین سرعت جسم در نقطه B برابر با \(7.43\) متر بر ثانیه است.