Какая скорость имеет вылетающий шарик из пружинного пистолета, если вес шарика составляет 40 г, пистолет направлен

Содержание: Физика - Скорость вылетающего шарика из пружинного пистолета

Пояснение: Для определения скорости вылетающего шарика из пружинного пистолета, можно использовать законы Гука и сохранения энергии.

В данной задаче, задана жесткость пружины (константа упругости), значение которой равно 400 Н/м, и пружина сжата на 2 см (0,02 м).

С помощью закона Гука, можно определить силу, с которой пружина сжимается. Формула закона Гука: F = k * x, где F - сила, k - константа упругости, x - смещение от положения равновесия. Подставляя известные значения, получим: F = 400 Н/м * 0,02 м = 8 Н.

Затем, используя закон сохранения энергии, можно определить скорость шарика. Кинетическая энергия шарика равна потенциальной энергии сжатой пружины. Формула для потенциальной энергии пружины: Ep = (1/2) * k * x^2, где Ep - потенциальная энергия, k - константа упругости, x - смещение от положения равновесия. Подставляя известные значения, получим: Ep = (1/2) * 400 Н/м * (0,02 м)^2 = 0,08 Дж.

По закону сохранения энергии, кинетическая энергия шарика равна потенциальной энергии пружины: (1/2) * m * v^2 = Ep. Подставляя известные значения, получим: (1/2) * 0,04 кг * v^2 = 0,08 Дж. Решая уравнение относительно v, найдем скорость шарика при вылете: v^2 = (2 * 0,08 Дж) / 0,04 кг = 4 м^2/с^2. Получаем, что скорость шарика составляет v = 2 м/с.

Пример: Какая скорость имеет вылетающий шарик из пружинного пистолета, если вес шарика составляет 40 г, пистолет направлен в горизонтальном направлении, жесткость пружины равна 400 Н/м, а пружина сжата на 2 см?

Совет: При решении подобных задач, важно быть внимательным к единицам измерения и точности округления. В данной задаче, все величины даны в СИ системе (Ньютон, метр, кг), поэтому необходимо использовать соответствующие единицы измерения в расчетах.

Дополнительное упражнение: Какая скорость будет у вылетающего шарика, если жесткость пружины равна 500 Н/м, а пружина сжата на 3 см? (Вес шарика - 50 г)