5. Пружина одним концом закреплена к неподвижной горизонтальной поверхности. Ко второму её концу прикрепили груз массой 500г, в результате чего пружина растянулась на 2см.
а) Выполните схематический чертеж с указанием сил, действующих на пружину.
b) Составьте векторное уравнение для сил этой системы. Какой закон был применен при
составлении уравнения
с) Определите коэффициент жесткости пружины.
Поскольку колебания свободные, в системе выполняется закон сохранения механической энергии, т.е. сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной величиной. В высшей точке траектории (та, что на 5 см) кинетическая энергия равна 0, а потенциальная - m*g*h, в положении равновесия же наоборот, потенциальная равна нулю, а кинетическая - m*v^2/2. По закону сохранения энергии имеем, что:
m*g*h=m*v^2/2
v^2=2gh
v=%2gh (за % обозначим квадратный корень).
Подставив числовые значения, получим:
v=%10*0,05*2м/с=1м/с.
ответ: v=1 м/с.
11,25 м
Объяснение:
Если решать эту задачу по школьному, без привлечения инструментария матанализа, то рассуждать можно следующим образом, - в любой точке траектории ускорение свободного падения может быть разложено на две составляющих - вдоль касательной к траектории (нормальное ускорение) и вдоль нормали к траектории (центростремительное ускорение), нам нужна вторая величина, так как она позволяет рассчитать искомый радиус. В наивысшей точке подъема мяча, очевидно, что центростремительное ускорение целиком совпадает с ускорением свободного падения:
Откуда:
Горизонтальная составляющая скорости
будет везде одинакова и равна (учтем что 54 км/ч=15 м/с):
Искомый радиус кривизны траектории: