Подвешенный на нити длиной 1 м небольшой груз массой 100 г совершает колебания. При наибольшем отклонении от положения равновесия груз поднимается на 2 см по сравнению с положением равновесия. Нулевому значению потенциальной энергии груза сопоставим положение равновесия. В начальный момент скорость груза равна нулю. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. а) Чему равна потенциальная энергия груза в начальный момент? б) Чему равна кинетическая энергия груза через 0,5 с после начального момента? в) Чему равна скорость груза через 0,5 с после начального момента?
а) Потенциальная энергия груза в начальный момент равна нулю, так как начальное положение груза (положение равновесия) считается нулевым значением потенциальной энергии.
б) Из закона сохранения механической энергии следует, что потенциальная энергия груза в любой момент времени равна кинетической энергии груза в этот же момент времени. Поскольку потенциальная энергия в начальный момент равна нулю, то кинетическая энергия груза через 0,5 с после начального момента также будет равна нулю.
в) Из закона сохранения энергии можем выразить скорость груза через 0,5 с после начального момента: [ mgh = \frac{1}{2}mv^2 ] [ v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 9.8 \cdot 0.02} \approx 0.627 \, м/с ]
Ответ: а) Потенциальная энергия груза в начальный момент равна нулю. б) Кинетическая энергия груза через 0,5 с после начального момента равна нулю. в) Скорость груза через 0,5 с после начального момента примерно равна 0.627 м/с.
а) Потенциальная энергия груза в начальный момент равна нулю, так как начальное положение груза (положение равновесия) считается нулевым значением потенциальной энергии.
б) Из закона сохранения механической энергии следует, что потенциальная энергия груза в любой момент времени равна кинетической энергии груза в этот же момент времени. Поскольку потенциальная энергия в начальный момент равна нулю, то кинетическая энергия груза через 0,5 с после начального момента также будет равна нулю.
в) Из закона сохранения энергии можем выразить скорость груза через 0,5 с после начального момента:
[ mgh = \frac{1}{2}mv^2 ]
[ v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 9.8 \cdot 0.02} \approx 0.627 \, м/с ]
Ответ:
а) Потенциальная энергия груза в начальный момент равна нулю.
б) Кинетическая энергия груза через 0,5 с после начального момента равна нулю.
в) Скорость груза через 0,5 с после начального момента примерно равна 0.627 м/с.