С какой скоростью вылетает из пружинного пистолета шарик массой 10 г, если пружина была сжата на 5 см и жёсткость пружины равна 20 Н/м?
от

1 Ответ

дано:  
масса шарика m = 10 г = 0.01 кг,  
сжатие пружины x = 5 см = 0.05 м,  
жесткость пружины k = 20 Н/м.

найти:  
скорость v, с которой вылетает шарик из пружинного пистолета.

решение:  
потенциальная энергия (PE) пружины при её сжатии рассчитывается по формуле:

PE = (1/2) * k * x^2.

подставим значения:

PE = (1/2) * 20 Н/м * (0.05 м)^2  
   = (1/2) * 20 * 0.0025  
   = 10 * 0.0025  
   = 0.025 Дж.

при вылете шарика из пружины вся потенциальная энергия пружины преобразуется в кинетическую энергию (KE) шарика:

KE = (1/2) * m * v^2.

так как PE = KE, то:

0.025 Дж = (1/2) * 0.01 кг * v^2.

решаем уравнение для v:

v^2 = (2 * 0.025 Дж) / 0.01 кг  
   = 0.05 / 0.01  
   = 5.

v = sqrt(5)  
   ≈ 2.236 м/с.

ответ:  
шарик вылетает из пружинного пистолета со скоростью approximately 2.236 м/с.
от