Виды Энергии

Задание №3. Законы Сохранения

№2. Задание 3

ID: 00016261

Жёсткость пружины детского игрушечного пистолета равна $$k=40$$ Н/м. Для его зарядки нужно приложить максимальную силу $$F=2$$ Н, направленную вдоль оси пружины. Какую кинетическую энергию приобретает шарик, которым выстреливают из этого пистолета, если трение в механизме пистолета очень мало? Ответ выразите в миллиджоулях.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Когда пружину сжимают, в ней копится потенциальная энергия упругости. При выстреле трение почти отсутствует, поэтому вся эта запасённая энергия переходит в кинетическую энергию шарика — работает закон сохранения энергии.

Находим сжатие пружины

Максимальная сила связана со сжатием законом Гука: $$F=kx$$ , откуда $x=\dfrac{F}{k}=\dfrac{2}{40}=0{,}05$ м.

Энергия пружины переходит в энергию шарика

$E_k=\dfrac{k x^2}{2}$ . Удобно подставить $x=\dfrac{F}{k}$ и получить $E_k=\dfrac{F^2}{2k}$ :

$E_k=\dfrac{F^2}{2k}=\dfrac{2^2}{2\cdot 40}=\dfrac{4}{80}=0{,}05$ Дж $$=50$$ мДж.

Ответ

Другие задания по теме «Виды Энергии» (8)