Question

Две пружины жесткостью 0,5 кН/м и 1 кН/м скреплены последовательно. Определить потенциальную энергию данной системы при действии внешней силы 10 Н.

Answer 1

Ep=k*x^2/2
k=k1*k2/(k1+k2)=0,5*1.(0,5+1)=0,33 кН.м=330 Н/м
x=F/k=10/330=0,03 м
Ep=330*0,03^2/2=0,15 Дж

Answer 2

Потенциальная энергия пружины вычисляется по формуле E = kx^2/2
где x - удлинение или растяжение пружины. (следует эта формула из того что работа равна площади под графиком "сила" - "путь");
упругость соединённых последовательно пружин можно определить так:
1/k = 1/k1 + 1/k2
k = 1/(1/k1 + 1/k2) = k1 * k2 / (k1 + k2)
в нашем случае
k = 0.5*1/ (1.5) = 1/3 кН/м = 1000/3 Н/м
x = F/k 
у нас x = 10*3/1000 = 3*10^(-2) м = 3 см
E = 1/2 * 1000/3 * (3*10^(-2))^2 = 1/6 * 9 * 10^(-1) = 3/20 = 0.15 Дж
рад был помочь, проверьте, сошлось ли с ответом.

Answer 3

Потенциальная энергия пружины можно вычислить по формуле:

U = (1/2) * k * x^2

где U - потенциальная энергия пружины, k - жесткость пружины, x - смещение пружины относительно положения равновесия.

В данной системе есть две пружины с разной жесткостью, и они скреплены последовательно. Это означает, что при действии внешней силы 10 Н, обе пружины будут испытывать одинаковое смещение, так как они находятся в одной линии действия силы.

Для каждой пружины вычислим потенциальную энергию:

1. Первая пружина с жесткостью 0,5 кН/м:

U1 = (1/2) * 0,5 кН/м * (10 Н / 0,5 кН/м)^2 U1 = (1/2) * 0,5 кН/м * 20^2 U1 = (1/2) * 0,5 кН/м * 400 U1 = 100 Н * м = 100 Дж

2. Вторая пружина с жесткостью 1 кН/м:

U2 = (1/2) * 1 кН/м * (10 Н / 1 кН/м)^2 U2 = (1/2) * 1 кН/м * 10^2 U2 = (1/2) * 1 кН/м * 100 U2 = 50 Н * м = 50 Дж

Теперь найдем общую потенциальную энергию системы, скрепленной последовательно:

U_total = U1 + U2 U_total = 100 Дж + 50 Дж U_total = 150 Дж

Общая потенциальная энергия данной системы при действии внешней силы 10 Н составляет 150 Дж.