Груз массовй 200 г подвезили к резиновому шнуру жесткостью 20 Н/м. Затем груз оттянули...

Question

Груз массовй 200 г подвезили к резиновому шнуру жесткостью 20 Н/м. Затем груз оттянули вниз на 15 см и отпустили. В наивысшей точке подъема груза удлинение шнура составило 5 см.

1)Какие превращения энергии происходили в системе "груз-Земля-шнур" при движении груза из крайнего нижнего положения (состояние 1) в крайнее верхнее (состояние 2)

2)Запишите формулы для расчета энергии в состояниях 1 и 2

3)Определите максимальную высоту подъема груза.

Answer 1

1). Ну-с. Количество энергии не менялось, т.к. система замкнута по условию.

Оттянув шнур, мы совершили работу против сил упругости и запасли в шнуре потенциальную энергию. После этого он, стремясь вернуться в исходное состояние, совершает работу против силы тяжести и поднимает вверх груз, передавая ему запасенную энергию. Она постепенно переходит из кинетической энергии груза в его же потенциальную энергию по мере уменьшения скорости и увеличения высоты. Груз же в конце своего путешествия совершает работу еще и против силы упругости шнура и передает часть энергии шнуру, остальная остается в нем в виде потенциальной.

2)Состояние 1 - шнур оттянут.

Е=k*dx^2/2=20*(15*10^-2)^2/2=10*225*10^-4=225*10^-3 Дж

Состояние 2 - груз в наивысшей точке, шнур оттянут.

Здесь E=E1+E2=k*dx2^2/2+mgh

3)Из последней формулы и определим высоту подъема, подставив значения:

225*10^-3=20*25*10^-4/2+0.2*10*h

225*10^-3=25*10^-3+2h

h=200*10^-3/2=100*10^-3=0.1 м = 10 см.

Вуаля!