Каков модуль силы, с которой шарик действует на нить при прохождении положения равновесия, если его масса составляет

Тема: Модуль силы, с которой шарик действует на нить

Пояснение: Чтобы решить данную задачу, мы должны использовать закон сохранения энергии механической системы. В данном случае, когда шарик проходит положение равновесия, вся его потенциальная энергия превращается в его кинетическую энергию.

Потенциальная энергия шарика в данном случае связана с его высотой над положением равновесия и может быть вычислена с помощью формулы:
\[P.E = mgh,\]
где \(m\) - масса шарика, \(g\) - ускорение свободного падения, \(h\) - высота.

Кинетическая энергия шарика связана с его скоростью движения и может быть вычислена с помощью формулы:
\[K.E = \frac{1}{2}mv^2,\]
где \(v\) - скорость шарика.

Когда шарик проходит положение равновесия, его потенциальная энергия равна 0, а его кинетическая энергия максимальна. Следовательно, мы можем установить равенство:
\[P.E = K.E,\]
\[mgh = \frac{1}{2}mv^2.\]

Мы можем сократить массу шарика \(m\) с обеих сторон уравнения и выразить силу давления \(F\) шарика на нить:
\[F = mg = \frac{1}{2}mv^2.\]

Теперь мы можем подставить известные значения и вычислить модуль силы, с которой шарик действует на нить:
\[F = (0.05 \, \text{кг}) \cdot (2 \, \text{м/с})^2 = 0.2 \, \text{Н}.\]

Пример использования: Рассчитайте модуль силы, с которой шарик действует на нить, если его масса составляет 70 г, а нить имеет длину 30 см и шарик имеет скорость движения 4 м/с при прохождении положения равновесия.

Совет: Для лучшего понимания концепции закона сохранения энергии, рекомендуется изучить примеры и практические задачи, связанные с этой темой. Обратите внимание на единицы измерения и объективное понимание предоставленных данных.

Упражнение: Рассчитайте модуль силы, с которой шарик действует на нить, если его масса составляет 100 г, а нить имеет длину 50 см и шарик имеет скорость движения 3 м/с при прохождении положения равновесия.