Вопрос: Пружина детского пистолета под действием силы 9,8 Н сжалась на 4 см. На какую высоту поднимется пулька массой 1 г при выстреле вертикально вверх?

Физика 8 класс Законы сохранения энергии пружина детский пистолет сила сжатие высота пулька масса выстрел вертикально вверх физика 8 класс Энергия закон сохранения энергии механическая работа Новый

Для того чтобы определить, на какую высоту поднимется пулька, нам нужно использовать закон сохранения энергии. В данном случае, энергия, накопленная в пружине, будет преобразована в потенциальную энергию пульки на высоте.

Шаг 1: Найдем энергию, накопленную в пружине. Энергия пружины (E) рассчитывается по формуле:

E = (1/2) * k * x^2

где:

• E - энергия пружины,
• k - жесткость пружины (в Н/м),
• x - сжатие пружины (в м).

Однако, в данной задаче мы знаем силу, действующую на пружину, и можем использовать её для нахождения жесткости пружины.

Шаг 2: Находим жесткость пружины. Сила (F) равна жесткости (k) умноженной на сжатие (x):

F = k * x

Из этой формулы мы можем выразить жесткость:

k = F / x

Здесь:

• F = 9,8 Н,
• x = 4 см = 0,04 м.

Подставляем значения:

k = 9,8 Н / 0,04 м = 245 Н/м.

Шаг 3: Теперь подставим значение жесткости в формулу для энергии пружины:

E = (1/2) * 245 Н/м * (0,04 м)^2

Считаем:

E = (1/2) * 245 * 0,0016 = 0,196 Н·м (или Дж).

Шаг 4: Теперь мы знаем, что вся энергия пружины перейдет в потенциальную энергию пульки. Потенциальная энергия (U) пульки на высоте (h) рассчитывается по формуле:

U = m * g * h

где:

• U - потенциальная энергия,
• m - масса пульки (в кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²),
• h - высота (в м).

Шаг 5: Подставим известные значения. Массу пульки нужно перевести в килограммы:

m = 1 г = 0,001 кг.

Теперь подставляем в формулу:

0,196 Дж = 0,001 кг * 9,8 м/с² * h.

Шаг 6: Найдем высоту (h):

h = 0,196 Дж / (0,001 кг * 9,8 м/с²).

Считаем:

h = 0,196 / 0,0098 = 20 м.

Ответ: Пулька поднимется на высоту 20 метров.