Открытый банк ФИПИ · условие и решение задания
| КЭС: | 1.4.1 Импульс материальной точки 1.4.2 Импульс системы тел 1.4.3 Закон изменения и сохранения импульса 1.4.4 Работа силы на малом перемещении 1.4.5 Мощность силы 1.4.6 Кинетическая энергия материальной точки. Закон изменения кинетической энергии системы материальных точек 1.4.7 Потенциальная энергия для потенциальных сил. Потенциальная энергия материальной точки в однородном поле тяжести. Потенциальная энергия упруго деформированного тела 1.4.8 Закон изменения и сохранения механической энергии |
| Тип ответа: | Развернутый ответ |
Ответ: 1 см
Дано: k=20 кН·м⁻¹=20000 Н·м⁻¹, m=20 г=0,020 кг, vmax=10 м·с⁻¹. Найти первоначальное сжатие x₀.
Систему отсчёта связываем с Землёй и считаем инерциальной. Размерами тел при описании их поступательного движения пренебрегаем. Ось Ox направим влево, от закреплённого конца пружины по движению бруска; Oy — вверх. На брусок действуют mg вниз, N вверх и сила упругости Fупр влево. После обрыва удерживающей нити её натяжение равно нулю. По вертикали N−mg=0; вдоль движения maₓ=Fупр, где Fупр=kx при сжатии x.
Трения нет, а силы тяжести и реакции не совершают работы при горизонтальном перемещении. Механическая энергия системы «пружина — брусок» сохраняется. Вначале она сосредоточена в сжатой пружине. Максимальная скорость достигается, когда пружина перестаёт быть сжатой:
kx₀²2=mvmax²2.
Отсюда x₀²=mvmax²k; берём положительный корень, поскольку ищем величину сжатия.
Подстановка:
x₀²=0,020 кг·(10 м·с⁻¹)²20000 Н·м⁻¹=0,0001 м².
x₀=√0,0001 м=0,010 м=1 см.
Проверка: энергия пружины при таком сжатии равна 1 Дж; кинетическая энергия бруска при указанной скорости также равна 1 Дж.
Ответ: 1 см.
Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании 24CD61.
Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.
Комментарии к решению
Комментарии видны всем посетителям сайта.
Комментариев пока нет. Будьте первым.
Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.