Question

На нити подвешен шарик массой 0,3 кг. Шарик отклонили на высоту 6 см (по отношению к положению равновесия) и отпустили. Определите максимальную скорость шарика

Answer 1

По закону сохранения энергии:
Е потенциальная = Е кинетическая
mgh = (mV^2)/2
Можно сократить m;
V^2 = 2gh
V^2 = 2 * 10Н/кг * 0,06 м = 1,2 (м/с)^2
Тогда V = 1.09 м/с - максимальная скорость шарика.

Answer 2

Для определения максимальной скорости шарика можно использовать закон сохранения механической энергии.

Когда шарик отклоняется на высоту 6 см, его потенциальная энергия равна потенциальной энергии в положении равновесия (когда шарик неподвижен) и равна его кинетической энергии в максимальной скорости.

Потенциальная энергия шарика в положении равновесия: Ep = m * g * h

где: m - масса шарика (0,3 кг) g - ускорение свободного падения (приближенно 9,8 м/с^2) h - высота отклонения (6 см = 0,06 м)

Ep = 0,3 кг * 9,8 м/с^2 * 0,06 м = 0,1764 Дж

Кинетическая энергия шарика в максимальной скорости будет также равна 0,1764 Дж.

Кинетическая энергия шарика: Ek = (1/2) * m * v^2

где: v - скорость шарика

По закону сохранения энергии:

Ep = Ek

0,1764 Дж = (1/2) * 0,3 кг * v^2

0,3528 = 0,15 * v^2

v^2 = 0,3528 / 0,15

v^2 = 2,352

v = √2,352

v ≈ 1,533 м/с

Таким образом, максимальная скорость шарика составляет примерно 1,533 м/с.