При выстреле из пружинного пистолета, если пружина жесткостью 1000 Н/м сжата на 2 см, на какую высоту поднимется шарик массой 100 г?

Физика 8 класс Законы сохранения энергии пружинный пистолет жесткость пружины высота шарика физика 8 класс энергия пружины масса шарика закон сохранения энергии Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать закон сохранения энергии. Энергия, накопленная в сжатой пружине, будет преобразована в потенциальную энергию шарика, когда он поднимется на высоту.

Шаг 1: Вычислим энергию, накопленную в сжатой пружине. Формула для потенциальной энергии пружины выглядит так:

Еп = (k * x²) / 2

где:

• Еп - потенциальная энергия пружины,
• k - жесткость пружины (1000 Н/м),
• x - сжатие пружины (2 см = 0.02 м).

Теперь подставим значения в формулу:

Еп = (1000 Н/м * (0.02 м)²) / 2

Еп = (1000 * 0.0004) / 2 = 0.2 Дж

Шаг 2: Теперь найдем, на какую высоту поднимется шарик. Потенциальная энергия шарика, когда он находится на высоте h, определяется формулой:

Еп = m * g * h

где:

• m - масса шарика (0.1 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
• h - высота, на которую поднимется шарик.

Приравняем две энергии:

0.2 Дж = 0.1 кг * 9.81 м/с² * h

Шаг 3: Теперь решим уравнение относительно h:

h = 0.2 Дж / (0.1 кг * 9.81 м/с²)

h = 0.2 / 0.981 ≈ 0.203 м

Шаг 4: Переведем высоту в сантиметры:

h ≈ 20.3 см

Таким образом, шарик поднимется на высоту примерно 20.3 см.