Какова была скорость вагона массой 20 т перед столкновением со стенкой, если в момент остановки каждая из двух пружин буферов сжалась на 10 см? Известно, что пружина каждого буфера сжимается на 1 см при действии силы 10000 Н. Ответ запишите числом в (м/с).

Физика 9 класс Законы сохранения энергии скорость вагона масса вагона пружины буфера сила пружины остановка вагона Новый

Для решения данной задачи нам нужно найти скорость вагона перед столкновением, используя информацию о сжатии пружин и законы физики, связанные с энергией.

Шаг 1: Определим силу, действующую на каждую пружину.

• Согласно условию, пружина сжимается на 1 см (0.01 м) при силе 10000 Н.
• При сжатии на 10 см (0.1 м) сила, действующая на пружину, будет: F = (10000 Н / 0.01 м) * 0.1 м = 100000 Н.

Шаг 2: Найдем общую силу, действующую на две пружины.

• Так как у нас две пружины, общая сила будет: F_total = 2 * 100000 Н = 200000 Н.

Шаг 3: Рассчитаем работу, совершенную силой при сжатии пружин.

• Работа, совершенная силой, равна: A = F * d, где d - расстояние сжатия (0.1 м).
• Следовательно, работа будет: A = 200000 Н * 0.1 м = 20000 Дж.

Шаг 4: Применим закон сохранения энергии.

• В момент столкновения вся кинетическая энергия вагона преобразуется в работу, совершенную при сжатии пружин.
• Кинетическая энергия (КЭ) вагона перед столкновением равна: KЭ = (m * v^2) / 2, где m - масса вагона (20 т = 20000 кг), v - скорость.
• Согласно закону сохранения энергии: (m * v^2) / 2 = A.

Шаг 5: Подставим известные значения и решим уравнение.

• Подставляем значения: (20000 кг * v^2) / 2 = 20000 Дж.
• Упрощаем уравнение: 20000 * v^2 = 40000.
• Делим обе стороны на 20000: v^2 = 2.
• Теперь находим v: v = √2 ≈ 1.41 м/с.

Ответ: Скорость вагона перед столкновением составляет примерно 1.41 м/с.