Дано:
- Жесткость пружины (k) = 2 кН/м = 2000 Н/м
- Сжатие пружины (x) = 2 см = 0.02 м
- Масса снаряда (m) = 50 г = 0.05 кг
Найти:
Скорость, которую приобретает снаряд при выстреле.
Решение:
Энергия, которая передается снаряду при выстреле, является потенциальной энергией пружины, когда она сжата. Эта энергия равна:
PE = (1/2) * k * x^2
Подставляем известные значения:
PE = (1/2) * 2000 * (0.02)^2
PE = (1/2) * 2000 * 0.0004
PE = 0.4 Дж
Кинетическая энергия снаряда при выстреле равна потенциальной энергии пружины, то есть:
KE = PE = 0.4 Дж
Кинетическая энергия снаряда выражается формулой:
KE = (1/2) * m * v^2
Отсюда можно выразить скорость снаряда:
v^2 = (2 * KE) / m
Подставим известные значения:
v^2 = (2 * 0.4) / 0.05
v^2 = 0.8 / 0.05
v^2 = 16
Теперь найдем значение скорости:
v = sqrt(16)
v = 4 м/с
Ответ:
Скорость, которую приобретает снаряд массой 50 г при выстреле в горизонтальном направлении, составляет 4 м/с.