Надежда
Мастер
(2423)
11 месяцев назад
Жесткость пружины можно определить из закона Гука, согласно которому сила упругости равна произведению модуля жесткости K на максимальное смещение x сжатой пружины от ее начального равновесного положения. То есть F = Kx.
В данном случае смещение равно 8 см, и мы знаем, что сила упругости равна произведению ускорения на массу, т.е. F = ma. Ускорение шарика при вылете из пружины
можно найти из закона сохранения импульса. (Честно, решала не я, а ИИ)
Дмитрий ШереметМастер (1425)
11 месяцев назад
Грош цена такому ИИ. Оба приведенные положения верные, но увязать их между собой непросто. Можно решить и через нахождение уравнения движения шарика по мере распрямления пружины, но это работа переменной силы, а значит дифференциальное уравнение - простенькое, но все же... интегрирование.. нафига, когда задача одной строкой решается через закон сохранения энергии!! ?
S.H.I.
Оракул
(73724)
11 месяцев назад
1. Используем закон сохранения энергии: потенциальная энергия пружины равна кинетической энергии шарика.
2. Формулы:
½??² = ½??²
3. Убираем общие множители ½:
??² = ??²
4. Выражаем жёсткость пружины ?:
? = ??²/?²
5. Подставляем значения:
- ? = 25 г = 0.025 кг,
- ? = 3 м/с,
- ? = 8 см = 0.08 м.
6. Вычисляем:
? = 0.025 × 3² / 0.08²
? = 0.025 × 9 / 0.0064
? = 0.225 / 0.0064
? ≈ 35.16 Н/м.
qq
Мастер
(1125)
11 месяцев назад
Чтобы найти жесткость пружины \( k \), воспользуемся законом сохранения энергии. Изначально вся потенциальная энергия пружины преобразуется в кинетическую энергию шарика.
### Дано:
- Масса шарика \( m = 25 \text{ г} = 0.025 \text{ кг} \)
- Скорость шарика \( v = 3 \text{ м/с} \)
- Сжатие пружины \( x = 8 \text{ см} = 0.08 \text{ м} \)
### Формулы:
Потенциальная энергия пружины:
\[ E_{\text{пружины}} = \frac{1}{2} k x^2 \]
Кинетическая энергия шарика:
\[ E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2 \]
### Решение:
Приравниваем потенциальную энергию пружины к кинетической энергии шарика:
\[ \frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} m v^2 \]
Выражаем жесткость пружины \( k \):
\[ k = \frac{m v^2}{x^2} \]
Подставляем значения:
\[ k = \frac{0.025 \text{ кг} \times (3 \text{ м/с})^2}{(0.08 \text{ м})^2} \]
\[ k = \frac{0.025 \times 9}{0.0064} \]
\[ k = \frac{0.225}{0.0064} \]
\[ k \approx 35.16 \text{ Н/м} \]
### Ответ:
Жесткость пружины \( k \approx 35.16 \text{ Н/м} \).