В начальном состоянии пружина жесткостью 100 Н/м растянута на 2 см.
Физика 11 класс Потенциальная энергия пружины
Давайте разберёмся с вашим вопросом шаг за шагом.
1. Начальная потенциальная энергия пружины:
Потенциальная энергия пружины определяется по формуле:
U = (k * x^2) / 2
где U - потенциальная энергия, k - жесткость пружины, x - удлинение пружины от её равновесного положения.
В нашем случае:
Подставим значения в формулу:
U = (100 Н/м * (0.02 м)^2) / 2 = (100 * 0.0004) / 2 = 0.02 Дж.
Таким образом, начальная потенциальная энергия пружины равна 0.02 Дж.
2. Работа, которую нужно совершить, чтобы растянуть пружину ещё на 2 см:
Чтобы найти работу, необходимую для растяжения пружины, мы используем ту же формулу для потенциальной энергии, но для нового удлинения:
W = U2 - U1
где U2 - потенциальная энергия после растяжения, U1 - потенциальная энергия до растяжения.
Теперь найдем U2, когда пружина растянута на 4 см (2 см + 2 см):
Теперь подставим в формулу:
U2 = (100 Н/м * (0.04 м)^2) / 2 = (100 * 0.0016) / 2 = 0.08 Дж.
Теперь можем найти работу:
W = U2 - U1 = 0.08 Дж - 0.02 Дж = 0.06 Дж.
Таким образом, работа, необходимая для растяжения пружины ещё на 2 см, равна 0.06 Дж.
3. Потенциальная энергия пружины после растяжения:
Как мы уже вычислили, после растяжения на 4 см потенциальная энергия пружины U2 равна 0.08 Дж.
Итак, резюмируем: