Маленький шарик массой m = 10 г совершает вертикальные гармонические колебания. Определите среднюю  скорость движения шарика между крайними положениями, если максимальная кинетическая энергия колеблющегося шарика (Wк)max = 0,20 Дж.
от

1 Ответ

Дано:

m = 10 г = 0,01 кг (масса шарика)  
(W_k)max = 0,20 Дж (максимальная кинетическая энергия)  

Найти:

Среднюю скорость V_avg между крайними положениями.  

Решение:

Максимальная кинетическая энергия может быть выражена через массу и максимальную скорость:

(W_k)max = (1/2) * m * v_max².

Из этого уравнения выразим максимальную скорость v_max:

v_max = sqrt((2 * (W_k)max) / m).

Теперь подставим известные значения:

v_max = sqrt((2 * 0,20) / 0,01) = sqrt(40) ≈ 6,32 м/с.

Шарик движется от одного крайнего положения до другого с максимальной скоростью v_max. Средняя скорость V_avg между крайними положениями равна половине максимальной скорости, так как движение равноускоренное и симметрично:

V_avg = v_max / 2.

Теперь подставим значение v_max:

V_avg = 6,32 / 2 ≈ 3,16 м/с.

Ответ: Средняя скорость движения шарика между крайними положениями примерно равна 3,16 м/с.
от