Тело массой 244 г растягивает пружину на 8,2 см. Определи полную энергию колебаний этого тела, если его сместить по вертикали на 75 см и отпустить. При расчётах прими g=9,8 м/с². (Ответ округли до целых.)
Пусть m=244 г=0,244 кг - масса тела, x=8,2 см=0,082 м - отклонение пружины от положения равновесия под действием тела. Если пренебречь силами сопротивления и массой пружины, то полная энергия пружины E=Eп+Eк, где Еп и Ек - потенциальная и кинетическая энергия пружины. Так как при максимальном отклонении пружины Еп=Епмакс, а Ек=0, то Е=Епмакс, где Епмакс - максимальная потенциальная энергия пружины. Но Епмакс=k*xmax²/2, где k - жёсткость пружины, xmax - максимальное отклонение пружины от положения равновесия. Так как при равновесии тела m*g=k*x, то отсюда k=m*g/x=0,244*9,8/0,082≈29,16 Н/м. Так как по условию xmax=8,2+75=83,2 см=0,832 м, то Е=Епмакс≈29,16*(0,832)²/2≈10,09≈10 Дж.
Answers & Comments
Ответ: ≈10 Дж.
Объяснение:
Пусть m=244 г=0,244 кг - масса тела, x=8,2 см=0,082 м - отклонение пружины от положения равновесия под действием тела. Если пренебречь силами сопротивления и массой пружины, то полная энергия пружины E=Eп+Eк, где Еп и Ек - потенциальная и кинетическая энергия пружины. Так как при максимальном отклонении пружины Еп=Епмакс, а Ек=0, то Е=Епмакс, где Епмакс - максимальная потенциальная энергия пружины. Но Епмакс=k*xmax²/2, где k - жёсткость пружины, xmax - максимальное отклонение пружины от положения равновесия. Так как при равновесии тела m*g=k*x, то отсюда k=m*g/x=0,244*9,8/0,082≈29,16 Н/м. Так как по условию xmax=8,2+75=83,2 см=0,832 м, то Е=Епмакс≈29,16*(0,832)²/2≈10,09≈10 Дж.