От груза, висящего на пружине жесткости k=100Н/м, отрывается часть массой m=0,5кг. На какую высоту поднимется после этого оставшаяся часть груза М ? (g=10 м/с2).
После отрыва груза массой m, сила натяжения пружины и запасенная в ней потенциальная энергия не изменятся мгновенно. Дальнейшее движение груза массой M, подвешенного на пружине можно найти из закона сохранения энергии. Пусть груз поднялся на высоту H, тогда, учитывая что ни в начале движения, ни в конце, он не имел кинетической энергии, получим
[tex]k\Delta L^2/2 = MgH + k(\Delta L - H)^2/2[/tex]
Раскроем скобки и приведем подобные слагаемые[tex]0.5kH^2 + (Mg - k\Delta L)H = 0\\H = 2(k\Delta L-Mg)/k = 2mg/k[/tex]: Ответ H = 2mg/k = 0.1м = 10см
Answers & Comments
Сначала пружина натянута с силой
[tex]F = (M+m)g[/tex]
Растянута на величину
[tex]\Delta L = F/k[/tex]
и запасает в себе потенциальную энергию
[tex]E_p = k\Delta L^2/2[/tex]
После отрыва груза массой m, сила натяжения пружины и запасенная в ней потенциальная энергия не изменятся мгновенно. Дальнейшее движение груза массой M, подвешенного на пружине можно найти из закона сохранения энергии. Пусть груз поднялся на высоту H, тогда, учитывая что ни в начале движения, ни в конце, он не имел кинетической энергии, получим
[tex]k\Delta L^2/2 = MgH + k(\Delta L - H)^2/2[/tex]
Раскроем скобки и приведем подобные слагаемые[tex]0.5kH^2 + (Mg - k\Delta L)H = 0\\H = 2(k\Delta L-Mg)/k = 2mg/k[/tex]:
Ответ H = 2mg/k = 0.1м = 10см