На мальчика во время качания на качелях действуют две силы - сила тяжести mg, направленная вниз, и сила реакции со стороны сидения качелей N, направленная перпендикулярно сидению (эта сила имеет разные значения в зависимости от положения качелей). Когда мальчик проходит положение равновесия, то сила N направлена строго вверх. Под действием этих двух сил мальчик совершает движение по окружности радиусом R=5м. Равнодействующая этих двух сил сообщает мальчику центростремительное ускорение a= V в квадрате/ R. Напишем уравнение второго закона Ньютона в проекции на вертикальную ось: N-mg=ma.Отсюда N= m(g+a)= m(g+V в квадрате/ R) = 30(9,8 + 36/5)=17 н
При подвешивании груза на пружине, пружина растягивается (на величину x). Возникающая при растяжении пружины сила упругой деформации совершает работу по растяжению пружины, увеличивая ее потенциальную энергию (Епруж). Работа силы упругости: Ау = -(Епруж2-Епруж1) = -k*x2/2 (1)величину x можно найти из условия равенства сил (тяжести и упругости) в состоянии равновесия: Fт = Fупрm*g=k*x, отсюда x=m*g/k подставив это выражение в формулу (1) найдем работу силы упругости: Ау = -(m*g)2/k = -(5*10)2/1 = -2500 Дж. При этом, в соответствии с законом сохранения энергии, сила тяжести совершила работу: Ат = -Ау = 2500 Дж (на такую величину уменьшилась потенциальная энергия груза)
