Задание 22 ЕГЭ по физике №00001567

№2. Задание 22

ID: 00001567

К бруску массой 2 кг, лежащему на горизонтальной поверхности стола, прикреплена пружина жёсткостью 400 Н/м. Свободный конец пружины тянут медленно в вертикальном направлении (см. рисунок). Определите величину потенциальной энергии, запасённой в пружине к моменту отрыва бруска от поверхности стола. Массой пружины пренебречь. (Ответ дайте в Дж.)

Рисунок к заданию 22 ЕГЭ по физике — Законы Сохранения

Источник: Сборник «Отличный Результат 2026»

Решение

Дано:

m = 2 \text{ кг}

k = 400 \text{ Н/м}

g = 10 \text{ м/с}^2

Найти:

$E_p$

— потенциальная энергия пружины в момент отрыва

Решение:

В момент отрыва бруска от стола сила реакции опоры обращается в ноль. На брусок действуют только сила тяжести

$mg$

и сила упругости пружины

F_{\ упр}

. Так как брусок движется медленно (ускорение равно нулю), по второму закону Ньютона:

F_{\text{упр}} = mg

По закону Гука:

k \Delta x = mg \quad \Rightarrow \quad \Delta x = \frac{mg}{k} = \frac{2 \cdot 10}{400} = 0{,}05 \text{ м}

Потенциальная энергия пружины:

E_p = \frac{k (\Delta x)^2}{2} = \frac{400 \cdot (0{,}05)^2}{2} = \frac{400 \cdot 0{,}0025}{2} = 0{,}5 \text{ Дж}

Ответ

0,5 Дж

Видеоразбор

Другие задания по теме «Законы Сохранения» (8)