На нити подвешен шарик массой 0,1 кг. Шарик отклонили на высоту 2,5 см (по отношению к положению равновесия) и отпустили. Определите максимальную скорость шарика.
Добрый день! Давайте разберем этот вопрос пошагово.
Первым шагом нам необходимо найти потенциальную энергию, которая будет превращаться в кинетическую энергию шарика при движении.
Потенциальная энергия (ПЭ) можно определить по формуле: ПЭ = m * g * h,
где m - масса шарика (0,1 кг), g - ускорение свободного падения (принимаем равным 9,8 м/с²), h - высота отклонения шарика (2,5 см = 0,025 м).
Подставим известные значения в формулу ПЭ = 0,1 кг * 9,8 м/с² * 0,025 м = 0,0245 Дж.
Далее, зная, что потенциальная энергия полностью превращается в кинетическую энергию в самый нижний точке движения (максимальной скорости), мы можем использовать формулу для кинетической энергии (КЭ):
КЭ = (1/2) * m * v²,
где m - масса шарика (0,1 кг), v - скорость шарика в максимальном положении.
Так как нас интересует максимальная скорость, мы предполагаем, что потенциальная энергия полностью переходит в кинетическую энергию, и поэтому можем уравнять две формулы: ПЭ = КЭ.
0,0245 Дж = (1/2) * 0,1 кг * v².
Решим это уравнение относительно v:
0,0245 Дж = (1/2) * 0,1 кг * v².
0,0489 = v².
v = √0,0489.
v ≈ 0,221 м/с.
Таким образом, максимальная скорость шарика составляет примерно 0,221 м/с.
Надеюсь, что объяснение было понятным и полезным. Если возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать!
