Задание EF18192

ЕГЭ▿повышенный уровень сложности▿ФИПИ(18192)

К бруску массой 0,4 кг, лежащему на горизонтальной поверхности стола, прикреплена пружина. Свободный конец пружины тянут медленно в вертикальном направлении (см. рисунок). Определите величину потенциальной энергии, запасённой в пружине к моменту отрыва бруска от поверхности стола, если пружина при этом растягивается на 2 см. Массой пружины пренебречь.

Ответ:

а) 40 мДж

б) 20 мДж

в) 80 мДж

г) 200 мДж


📜Теория для решения: Механическая энергия и ее виды

Решение

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения величин в СИ.
2.Сделать чертеж, указать силы, действующие на пружину, выбрать систему отсчета.
3.Записать формулу для вычисления потенциальной энергии в пружине.
4.Выполнить общее решение.
5.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

 Масса бруска: m = 4 кг.
 Удлинение пружины: ∆l = 2 см.

Переведем сантиметры в метры:

2 см = 0,02 м

Выполним рисунок. Для описания ситуации нам понадобится только одна ось: Oy.

Потенциальная энергия деформированной пружины определяется формулой:

Так как брусок поднимают за прикрепленную к нему пружину медленно, можно считать, что это движение равномерное (и прямолинейное). Поэтому, согласно второму закону Ньютона:

Fт = Fупр

Чтобы оторвать брусок от поверхности стола, модуль силы тяги должен быть равен модулю силы тяжести. Поэтому:

Fт = Fтяж =Fупр

Или:

mg = k∆l

Теперь можем выразить жесткость пружины:

Подставим жесткость пружины в формулу потенциальной энергии и сделаем вычисления:

Ответ: а

Алиса Никитина | 📄 Скачать PDF | Просмотров: 6 | Оценить:

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *