Какова величина сжатия пружины пистолета, если ребёнок выстрелил пулей массой 20 г в горизонтальном направлении со скоростью 10 м/с, а жёсткость пружины составляет 900 Н/м?
Физика10 классЗаконы сохранения импульса и энергиивеличина сжатия пружиныпистолетребёнокпулямасса20 гскорость10 м/сжесткость пружины900 Н/мфизика10 классзакон сохранения энергиимеханикапружинакинетическая энергияпотенциальная энергия
Ответ: Величина сжатия пружины составляет 0,047 м.
Объяснение:
Для решения задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии. Когда пружина сжимается, она накапливает потенциальную энергию, которая затем преобразуется в кинетическую энергию пули, когда она выстреливается.
Eк = (m * v^2) / 2
Подставим известные значения:
Теперь подставим эти значения в формулу:
Eк = (0,02 * 10^2) / 2 = (0,02 * 100) / 2 = 2 / 2 = 1 Дж.
Теперь мы знаем, что кинетическая энергия пули равна 1 Дж.
Далее, потенциальная энергия, хранящаяся в сжатой пружине, определяется формулой:
Eп = (k * x^2) / 2
Так как вся энергия из пружины уходит на кинетическую энергию пули, мы можем записать равенство:
Eп = Eк.
Подставляем значения:
(k * x^2) / 2 = 1 Дж.
Теперь подставим жесткость пружины:
(900 * x^2) / 2 = 1
Умножим обе стороны уравнения на 2:
900 * x^2 = 2.
Теперь разделим обе стороны на 900:
x^2 = 2 / 900.
Теперь найдем x:
x = √(2 / 900).
Посчитаем значение:
x ≈ 0,047 м.
Таким образом, величина сжатия пружины составляет примерно 0,047 м.