Дано:
Масса бруска m = 0,2 кг
Высота падения h = 0,8 м
Сжатие пружины Δx = 0,04 м
Найти:
А) Превращения энергии
Б) Закон сохранения энергии
С) Коэффициент жесткости пружины
Решение:
А) Превращениями энергии в данном случае будут кинетическая и потенциальная энергии. При падении бруска кинетическая энергия преобразуется в упругую потенциальную энергию пружины.
Б) Закон сохранения энергии для данного случая можно записать следующим образом:
mgh = kΔx^2 / 2,
где m - масса бруска, g - ускорение свободного падения, h - высота падения, k - коэффициент жесткости пружины, Δx - сжатие пружины.
В данной формуле использовано равенство кинетической энергии наивысшей точки падения и потенциальной энергии пружины при сжатии.
С) Из уравнения закона сохранения энергии можно найти коэффициент жесткости пружины:
k = 2mgh / Δx^2.
Подставляя известные значения:
k = 2 * 0,2 кг * 9,8 м/с^2 * 0,8 м / (0,04 м)^2 ≈ 784 Н/м.
Ответ:
А) Превращениями энергии являются кинетическая и потенциальная энергии
Б) Закон сохранения энергии: mgh = kΔx^2 / 2
С) Коэффициент жесткости пружины k ≈ 784 Н/м