Физика! Пожалуйста, помогите) Какова скорость груза пружинного маятника в положении равновесия, если жесткость пружины равна 80 Н/м, амплитуда колебаний составляет 6 см, а масса груза составляет 1 кг?

Физика 11 класс Колебания и волны скорость груза пружинный маятник жесткость пружины амплитуда колебаний масса груза физика 11 класс Новый

Давайте разберем задачу шаг за шагом.

Мы имеем пружинный маятник, который колеблется с амплитудой 6 см, жесткость пружины составляет 80 Н/м, а масса груза равна 1 кг. Нам нужно найти скорость груза в положении равновесия.

В положении равновесия груз движется с максимальной скоростью, так как в этот момент вся потенциальная энергия пружины преобразуется в кинетическую энергию груза. Мы можем использовать закон сохранения энергии для решения этой задачи.

Шаг 1: Найдем потенциальную энергию пружины в максимальном смещении (амплитуде).

• Формула для потенциальной энергии пружины: U = (1/2) * k * x^2, где U - потенциальная энергия, k - жесткость пружины, x - смещение (амплитуда).
• Подставим значения: U = (1/2) * 80 Н/м * (0.06 м)^2.
• Вычислим: U = (1/2) * 80 * 0.0036 = 0.144 Дж.

Шаг 2: Найдем кинетическую энергию груза в положении равновесия.

• Формула для кинетической энергии: K = (1/2) * m * v^2, где K - кинетическая энергия, m - масса груза, v - скорость.
• В положении равновесия вся потенциальная энергия превращается в кинетическую: U = K, значит, 0.144 Дж = (1/2) * 1 кг * v^2.

Шаг 3: Найдем скорость груза.

• Перепишем уравнение: 0.144 = (1/2) * 1 * v^2.
• Умножим обе стороны на 2: 0.288 = v^2.
• Теперь извлечем корень из обеих сторон: v = √0.288 ≈ 0.537 м/с.

Таким образом, скорость груза в положении равновесия составляет примерно 0.537 м/с.