Какова высота, на которой потенциальная энергия пульки массой 5 г, выстреленной из пружины с жёсткостью 7 кН/м, сжатой на 3 см, станет равной её кинетической энергии?
Физика8 классЗаконы сохранения энергии
Давайте решим эту задачу пошагово.
Во-первых, нам нужно понять, что происходит с пулькой. Изначально она находится в сжатой пружине, и вся её энергия - это потенциальная энергия пружины. Когда пружина разжимается, эта энергия превращается в кинетическую энергию пульки. Нам нужно найти такую высоту, на которой потенциальная энергия пульки станет равной её кинетической энергии.
1. Найдём потенциальную энергию пружины. Потенциальная энергия пружины рассчитывается по формуле:
где k - жёсткость пружины, x - величина сжатия пружины.
Подставим значения:
Тогда:
2. Переход энергии. Когда пулька покидает пружину, эта энергия превращается в её кинетическую энергию. На высоте, которую мы ищем, часть этой энергии станет потенциальной энергией пульки.
3. Равенство энергий. На искомой высоте потенциальная энергия пульки будет равна её кинетической энергии. То есть:
4. Найдём высоту. Потенциальная энергия пульки на высоте рассчитывается по формуле:
где m - масса пульки, g - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²),h - высота.
Масса пульки:
Подставим значения в формулу и найдём высоту:
Итак, высота, на которой потенциальная энергия пульки станет равной её кинетической энергии, составляет примерно 32,14 метра.