Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 15025

Грузик массой m = 37 г положили на пружину жёсткостью k = 800
Н
м
и прижали к ней так, что длина пружины изменилась на x = 26 мм. После того, как пружину отпустили, грузик подлетел на некоторую высоту, имея при этом скорость v = 2,16
м
с
. Какова была эта высота? Ответ дайте в сантиметрах.


Решение и ответ:
Ответ: 49,753081081081
в виде формулы:49.753081081081

Для решения задачи используем закон сохранения энергии: ΣE = const.
В этой задаче нас интересует энергия, запасённая в пружине (потенциальная энергия пружины EПп =
kx2
2
), энергия, запасённая грузиком в поле силы тяжести (потенциальная энергия силы тяжести (EПт = mgh) и энергия движения грузика (кинетическая энергия EК =
mv2
2
).
Таким образом, применительно к этой задаче оно будет выглядеть так: EПп + EПт + EК = const.
Нас интересует два состояния: состояние 1 - когда пружина была сжата и грузик лежит на ней (на рисунке - левая часть) и состояние 2 - пружина расжата, грузик на некоторое высоте движется с некоторой скоростью (на рисунке - правая часть). Учтём это, получим для данных двух состояний: EПп1 + EПт1 + EК1 = EПп2 + EПт2 + EК2.
Заменим энергии их формулами:
kx12
2
+ mgh1 +
mv12
2
=
kx22
2
+ mgh2 +
mv22
2
.
Примем h1 = 0 м - оттуда грузик начинает движение, так как изначально он покоится, то v1 = 0
м
с
.
При этом в состоянии 2 пружина распрямилась - её деформация x2 = 0 м, таким образом уравнение упростится:
kx12
2
= mgh2 +
mv22
2
(это уравнение показывает, что энергия пружины потратилась на разгон грузика и набор им высоты).
Выразим h2 =
kx12 - mv22
2mg
, переведём в систему СИ и подставим значения: h2 =
800×0,0262 - 0,037×2,162
2×0,037×10
≈ 0,498 м = 49,8 см (ответ переводим в сантиметры).


Похожие задачи: 14689.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Энергия, работа, мощность и закон сохранения энергии.