Чтобы решить эту задачу, необходимо использовать закон сохранения энергии. В данном случае потенциальная энергия, накопленная в пружине, будет равна потенциальной энергии, полученной грузом при его подъеме на высоту.
Потенциальная энергия пружины определяется формулой: Eпружины=12kx2,
E_{\text{пружины}} = \frac{1}{2} k x^2, Eпружины=21kx2,
где k k k — жесткость пружины, x x x — растяжение пружины.
Потенциальная энергия груза на высоте h h h определяется формулой: Eгруза=mgh,
E_{\text{груза}} = mgh, Eгруза=mgh,
где m m m — масса груза, g g g — ускорение свободного падения примерно(9.81 м/с2)примерно ( 9.81 \ \text{м/с}^2 )примерно(9.81м/с2), h h h — высота.
Дано:
Жесткость пружины k=10 H/кг k = 10 \ \text{H/кг} k=10H/кг.Масса груза m=200 г=0.2 кг m = 200 \ \text{г} = 0.2 \ \text{кг} m=200г=0.2кг.Высота h=30 см=0.3 м h = 30 \ \text{см} = 0.3 \ \text{м} h=30см=0.3м.
Теперь подставим значение потенциальной энергии груза в уравнение потенциальной энергии пружины и найдем x x x: 12kx2=Eгруза.
\frac{1}{2} k x^2 = E_{\text{груза}}. 21kx2=Eгруза.
Чтобы решить эту задачу, необходимо использовать закон сохранения энергии. В данном случае потенциальная энергия, накопленная в пружине, будет равна потенциальной энергии, полученной грузом при его подъеме на высоту.
Потенциальная энергия пружины определяется формулой:
Eпружины=12kx2, E_{\text{пружины}} = \frac{1}{2} k x^2,
Eпружины =21 kx2, где k k k — жесткость пружины, x x x — растяжение пружины.
Потенциальная энергия груза на высоте h h h определяется формулой:
Eгруза=mgh, E_{\text{груза}} = mgh,
Eгруза =mgh, где m m m — масса груза, g g g — ускорение свободного падения примерно(9.81 м/с2)примерно ( 9.81 \ \text{м/с}^2 )примерно(9.81 м/с2), h h h — высота.
Дано:
Жесткость пружины k=10 H/кг k = 10 \ \text{H/кг} k=10 H/кг.Масса груза m=200 г=0.2 кг m = 200 \ \text{г} = 0.2 \ \text{кг} m=200 г=0.2 кг.Высота h=30 см=0.3 м h = 30 \ \text{см} = 0.3 \ \text{м} h=30 см=0.3 м.Теперь подставим известные значения в формулы:
Рассчитаем потенциальную энергию груза:
Eгруза=mgh=0.2 кг⋅9.81 м/с2⋅0.3 м=0.2⋅9.81⋅0.3=0.58 Дж. E_{\text{груза}} = mgh = 0.2 \ \text{кг} \cdot 9.81 \ \text{м/с}^2 \cdot 0.3 \ \text{м} = 0.2 \cdot 9.81 \cdot 0.3 = 0.58 \ \text{Дж}.
Eгруза =mgh=0.2 кг⋅9.81 м/с2⋅0.3 м=0.2⋅9.81⋅0.3=0.58 Дж.
Теперь подставим значение потенциальной энергии груза в уравнение потенциальной энергии пружины и найдем x x x:
12kx2=Eгруза. \frac{1}{2} k x^2 = E_{\text{груза}}.
21 kx2=Eгруза .
Подставляем значения:
12⋅10 Н/кг⋅x2=0.58 Дж. \frac{1}{2} \cdot 10 \ \text{Н/кг} \cdot x^2 = 0.58 \ \text{Дж}.
21 ⋅10 Н/кг⋅x2=0.58 Дж. 5x2=0.58 ⟹ x2=0.585=0.116. 5 x^2 = 0.58 \implies x^2 = \frac{0.58}{5} = 0.116.
5x2=0.58⟹x2=50.58 =0.116. x=0.116≈0.341 м=34.1 см. x = \sqrt{0.116} \approx 0.341 \ \text{м} = 34.1 \ \text{см}.
x=0.116 ≈0.341 м=34.1 см.
Таким образом, пружину необходимо растянуть на примерно 34.1 см.