Để nâng vật lên chiều cao 20m, ta cần thực hiện công bằng lực trọng trên vật. Công này tính bằng tích của lực trọng và độ cao nâng lên:
Lực trọng được tính bằng khối lượng vật nhân với gia tốc trọng trường (g = 9.8 m/s^2)
Lực trọng = 2 kg x 9.8 m/s^2 = 19.6 N
Độ cao nâng lên là 20m, vật ban đầu có vận tốc ban đầu là 10m/s, nên ta cần tìm vận tốc của vật khi nó đến độ cao 20m để tính được độ cao mà vật đã thực sự được nâng lên.
Ta sử dụng định luật vật thể rơi tự do để tính vận tốc của vật khi nó đến độ cao 20m:
v^2 = u^2 + 2gh
Trong đó:
v: vận tốc của vật khi đến độ cao h u: vận tốc ban đầu của vật g: gia tốc trọng trường h: độ cao mà vật đã thực sự được nâng lên
Thay các giá trị vào công thức:
v^2 = 10^2 + 2 x 9.8 x 20 v^2 = 400 v = 20 m/s
Do đó, độ cao mà vật thực sự được nâng lên là:
h' = v^2 / 2g = 20^2 / 2 x 9.8 = 20.4 m
Vậy công cần thiết để nâng vật lên chiều cao 20m là:
Công = lực x độ dịch chuyển = 19.6 N x 20.4 m = 399.84 J
Do đó, công cần thiết để nâng vật lên chiều cao 20m là khoảng 399.84 joules.