a. Chọn mốc thế năng tại mặt đất

Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có

Vậy vận tốc của vật tại vị trí bất kỳ không phụ thuộc vào khối lượng của nó.

b. Gọi B là độ cao cực đại mà vật có thể lên tới. Theo định luật bảo toàn cơ năng 

WA=WB⇒12mvA2+mgzA=mgzB⇒12.102+10.15=10.zB⇒zB=20(m)

c. Gọi C là vị trí Wd=3Wt. Theo định luật bảo toàn cơ năng 

WA=WC⇒12mvA2+mgzA=WdD+Wt=43WdD⇒12mvA2+mgzA=43.12mvC2⇒12.102+10.15=46vC2⇒vC=103(m/s)

Mà Wd=3Wt⇒12mv2=3mgz⇒z=v26g=(103)26.10=5(m)

d.Theo định luật bảo toàn năng lượng

12mvMD2=−mgs+AC⇒12mvMD2=−mgs+FC.s⇒FC=mvMD22s+mg

Theo định luật bảo toàn cơ năng 

WA=WMD⇒12mvA2+mgzA=12mvMD2⇒vMD=vA2+2gzA⇒vMD=102+2.10.15=20(m/s)

Vậy lực cản của đất

FC=1.2022.0,8+1.10=260(N)