При подготовке пружинного пистолета к выстрелу пружину жесткостью 1 кН/м сжали на 3 см. Какую скорость получает шарик массой 9 г при выстреле в горизонтальном направлении?

Физика 8 класс Энергия и работа. Закон сохранения энергии пружинный пистолет физика 8 класс жесткость пружины сжатие пружины скорость шарика масса шарика горизонтальный выстрел законы физики энергия пружины механика задачи по физике кинетическая энергия работа пружины Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии. Пружина, когда она сжата, накапливает потенциальную энергию, которая затем преобразуется в кинетическую энергию шарика при выстреле.

Вот шаги, которые мы будем использовать для решения:

1. Определим потенциальную энергию пружины.

   Формула для расчета потенциальной энергии пружины выглядит так:

   U = (k * x^2) / 2

   где:

   • U - потенциальная энергия пружины,
   • k - жесткость пружины (в данном случае 1 кН/м = 1000 Н/м),
   • x - сжатие пружины (в данном случае 3 см = 0,03 м).

   Теперь подставим значения в формулу:

   U = (1000 Н/м * (0,03 м)^2) / 2 = (1000 * 0,0009) / 2 = 0,45 Дж.

2. Определим кинетическую энергию шарика.

   При выстреле вся потенциальная энергия пружины превращается в кинетическую энергию шарика. Формула для кинетической энергии:

   K = (m * v^2) / 2

   где:

   • K - кинетическая энергия,
   • m - масса шарика (9 г = 0,009 кг),
   • v - скорость шарика.

   Мы знаем, что K = U, поэтому:

   (m * v^2) / 2 = U.

   Теперь подставим известные значения:

   (0,009 кг * v^2) / 2 = 0,45 Дж.

3. Решим уравнение для скорости v.

   Умножим обе стороны на 2:

   0,009 кг * v^2 = 0,9 Дж.

   Теперь разделим обе стороны на 0,009 кг:

   v^2 = 0,9 Дж / 0,009 кг = 100.

   Теперь извлечем квадратный корень:

   v = √100 = 10 м/с.

Ответ: Скорость шарика при выстреле в горизонтальном направлении составляет 10 м/с.