На гладкой горизонтальной поверхности находится брусок массой 400 г брусок соединен с пружиной жесткость которой 5000Н/м Второй конец пружины прикреплён к вертикальной стенке. Пластилиновый шарик массой 100г, летящий горизонтально со скоростью 1,5м/с, попадает в брусок. Определите максимальное сжатие пружины. P. S. :можно подробно
Для решения данной задачи нам нужно применить законы сохранения энергии.
Изначально у пластилинового шарика есть кинетическая энергия, которая будет передана системе брусок-пружина. После удара пластилиновый шарик останавливается, а система начинает колебаться вокруг равновесного положения.
Максимальное сжатие пружины достигается в момент, когда кинетическая энергия пластилинового шарика передается всей системе. После этого система останавливается и начинает возвращаться обратно в положение равновесия.
Рассчитаем скорость шарика после удара: m1u1 = (m1+m2)v где m1 и u1 - масса и скорость шарика до удара, m2 - масса бруска, v - скорость системы после удара
(0.1)(1.5) = (0.1+0.4)v 0.15 = 0.5*v v = 0.3 м/с
Теперь найдем работу сил трения, которую совершает пластилиновый шарик при преодолении пути до максимальной сжатости пружины. Эта работа равна изменению кинетической энергии пластилинового шарика: Aтр = ΔK = (m1v^2)/2 = (0.1)(0.3^2)/2 = 0.0045 Дж
Теперь можем найти максимальное сжатие пружины: Учитывая, что работа сил трения равна работе упругой силы пружины, которая сжимается на расстояние x, получаем: Aтр = 0.5kx^2 0.0045 = 0.55000x^2 0.0045 = 2500*x^2 x^2 = 0.0045 / 2500 x = √(0.0000018) x ≈ 0.0013 м или 1.3 мм
Таким образом, максимальное сжатие пружины составляет около 1.3 мм.
Для решения данной задачи нам нужно применить законы сохранения энергии.
Изначально у пластилинового шарика есть кинетическая энергия, которая будет передана системе брусок-пружина. После удара пластилиновый шарик останавливается, а система начинает колебаться вокруг равновесного положения.
Максимальное сжатие пружины достигается в момент, когда кинетическая энергия пластилинового шарика передается всей системе. После этого система останавливается и начинает возвращаться обратно в положение равновесия.
Рассчитаем скорость шарика после удара:
m1u1 = (m1+m2)v
где m1 и u1 - масса и скорость шарика до удара, m2 - масса бруска, v - скорость системы после удара
(0.1)(1.5) = (0.1+0.4)v
0.15 = 0.5*v
v = 0.3 м/с
Теперь найдем работу сил трения, которую совершает пластилиновый шарик при преодолении пути до максимальной сжатости пружины. Эта работа равна изменению кинетической энергии пластилинового шарика:
Aтр = ΔK = (m1v^2)/2 = (0.1)(0.3^2)/2 = 0.0045 Дж
Теперь можем найти максимальное сжатие пружины:
Учитывая, что работа сил трения равна работе упругой силы пружины, которая сжимается на расстояние x, получаем:
Aтр = 0.5kx^2
0.0045 = 0.55000x^2
0.0045 = 2500*x^2
x^2 = 0.0045 / 2500
x = √(0.0000018)
x ≈ 0.0013 м или 1.3 мм
Таким образом, максимальное сжатие пружины составляет около 1.3 мм.