С какой скоростью проходит груз пружинного маятника положение равновесия, если жесткость пружины 400 Н/м, амплитуда колебаний 2 см, а масса груза 1 кг?

Физика 8 класс Колебания и волны пружинный маятник скорость груза жесткость пружины амплитуда колебаний масса груза физика 8 класс колебания положение равновесия Новый

Чтобы найти скорость, с которой груз пружинного маятника проходит положение равновесия, мы можем воспользоваться законом сохранения энергии. В положении равновесия вся потенциальная энергия пружины превращается в кинетическую энергию груза.

Шаги решения:

1. Определим потенциальную энергию пружины в крайнем положении:
• Формула потенциальной энергии пружины: U = (k * x^2) / 2, где k – жесткость пружины, x – амплитуда колебаний.
• Подставим значения: k = 400 Н/м, x = 0.02 м (перевели амплитуду из сантиметров в метры).
• Рассчитаем: U = (400 * 0.02^2) / 2 = 0.08 Дж.
2. Определим кинетическую энергию груза в положении равновесия:
• В положении равновесия вся потенциальная энергия превращается в кинетическую, то есть K = U.
• Таким образом, кинетическая энергия: K = 0.08 Дж.
3. Рассчитаем скорость груза в положении равновесия:
• Формула кинетической энергии: K = (m * v^2) / 2, где m – масса груза, v – скорость.
• Подставим известные значения: m = 1 кг, K = 0.08 Дж.
• Выразим скорость: v^2 = (2 * K) / m.
• Подставим значения: v^2 = (2 * 0.08) / 1 = 0.16.
• Найдем скорость: v = √0.16 = 0.4 м/с.

Таким образом, скорость груза в момент прохождения положения равновесия составляет 0.4 м/с.