Какое максимальное значение деформации пружины возникнет, если гиря массой 0,5 кг упадет с высоты 2 м на пружину с жёсткостью 2000 Н/м, при условии полного превращения кинетической энергии гири в потенциальную энергию упругой деформации пружины?

Какую механическую работу совершил поршень, если за один цикл работы двигателя внутреннего сгорания при сжигании топлива в цилиндре выделилось 50 Дж энергии, а продукты сгорания передали атмосферному воздуху 30 Дж энергии?

Физика 8 класс Законы сохранения энергии и механическая работа максимальная деформация пружины гиря масса высота падения жесткость пружины кинетическая энергия потенциальная энергия механическая работа поршень двигатель внутреннего сгорания энергия сгорания Новый

Для решения первой части задачи, нам нужно найти максимальное значение деформации пружины, когда гиря массой 0,5 кг падает с высоты 2 м. Мы будем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что полная механическая энергия системы сохраняется, если на неё не действуют внешние силы.

Шаг 1: Найдем потенциальную энергию гири на высоте 2 м.

Потенциальная энергия (PE) определяется формулой:

PE = m * g * h,

где:

• m - масса гири (0,5 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²),
• h - высота (2 м).

Подставляем значения:

PE = 0,5 * 9,81 * 2 = 9,81 Дж.

Шаг 2: Найдем максимальную деформацию пружины.

Когда гиря упадет на пружину, её потенциальная энергия преобразуется в потенциальную энергию упругой деформации пружины (EPE). Энергия упругости пружины определяется формулой:

EPE = (k * x²) / 2,

где:

• k - жёсткость пружины (2000 Н/м),
• x - деформация пружины.

По закону сохранения энергии, потенциальная энергия гири равна энергии упругости пружины:

9,81 = (2000 * x²) / 2.

Умножим обе стороны на 2:

19,62 = 2000 * x².

Теперь делим обе стороны на 2000:

x² = 19,62 / 2000.

x² = 0,00981.

Теперь находим x:

x = √0,00981 ≈ 0,099 м или 9,9 см.

Ответ на первую часть: Максимальная деформация пружины составит примерно 9,9 см.

Теперь перейдем ко второй части задачи, где нам нужно найти механическую работу, совершенную поршнем.

Шаг 1: Определим механическую работу.

Работа (A), совершенная поршнем, определяется как разница между энергией, выделившейся при сжигании топлива, и энергией, переданной окружающей среде:

A = Eвход - Eвыход.

Где:

• Eвход = 50 Дж (энергия, выделившаяся при сжигании топлива),
• Eвыход = 30 Дж (энергия, переданная атмосферному воздуху).

Подставляем значения:

A = 50 - 30 = 20 Дж.

Ответ на вторую часть: Механическая работа, совершенная поршнем, составит 20 Дж.