ID: 00014979
Для зарядки детского игрушечного пистолета нужно приложить максимальную силу $3$ Н, направленную вдоль оси пружины. При этом пружина сжимается на максимальную величину $6$ см. Какую кинетическую энергию приобретает шарик, которым выстреливают из этого пистолета, если трение в механизме пистолета очень мало? Ответ дайте в мДж.
Источник: ФИПИ
Сжатая пружина — это копилка энергии. Когда мы отпускаем механизм, вся запасённая в пружине энергия (трением пренебрегаем) переходит шарику в виде кинетической. Значит $E_к=E_{пруж}=\dfrac{k x^2}{2}$.
Жёсткость пружины $k$ нам не дали, зато дали максимальную силу $F=3$ Н при сжатии $x=6$ см. По закону Гука $F=kx$, поэтому $kx=F$, и энергию удобно записать так: $E_{пруж}=\dfrac{k x^2}{2}=\dfrac{(kx)\cdot x}{2}=\dfrac{F x}{2}$ — жёсткость искать не нужно.
$x=6$ см $=0,06$ м, тогда $E_к=\dfrac{F x}{2}=\dfrac{3\cdot0,06}{2}=0,09$ Дж.
$0,09$ Дж $=90$ мДж.