Вопрос задан 18.01.2025 в 19:53. Предмет Физика. Спрашивает Тырышкина Настя.

Кусок пластилина массой 200г бросают вверх с начальной скоростью 8м/с. Через 0,4 с свободного полета пластилин встречает на своем пути чашу массой 200г, укрепленную на невесомой пружине. Чему равна кинетическая энергия чаши вместе с прилипшим к нейпластилином сразу после их взаимодействия? Удар считать мгновенным сопротивлением воздуха пренебречь.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Суфиева Фируза.

Для решения задачи найдем кинетическую энергию системы «пластилин + чаша» сразу после удара.

  1. Найдем скорость пластилина в момент столкновения. Пластилин движется вверх с начальной скоростью v0=8 м/сv_0 = 8 \, \text{м/с}. На него действует сила тяжести, которая замедляет его движение. Ускорение свободного падения g=9,8 м/с2g = 9{,}8 \, \text{м/с}^2.

    Через время t=0,4 сt = 0{,}4 \, \text{с} скорость пластилина vv можно найти по формуле:

    v=v0−g⋅tv = v_0 - g \cdot t

    Подставим значения:

    v=8−9,8⋅0,4=8−3,92=4,08 м/сv = 8 - 9{,}8 \cdot 0{,}4 = 8 - 3{,}92 = 4{,}08 \, \text{м/с}

    Таким образом, скорость пластилина перед столкновением с чашей составляет 4,08 м/с4{,}08 \, \text{м/с} вверх.

  2. Рассчитаем импульс системы после удара. В момент удара пластилин прилипает к чаше, образуя систему с общей массой m=200 г+200 г=400 г=0,4 кгm = 200 \, \text{г} + 200 \, \text{г} = 400 \, \text{г} = 0{,}4 \, \text{кг}.

    Сначала определим импульс пластилина перед ударом:

    p=mпластилин⋅v=0,2⋅4,08=0,816 кг⋅м/сp = m_{\text{пластилин}} \cdot v = 0{,}2 \cdot 4{,}08 = 0{,}816 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}

    Так как удар считается мгновенным и сопротивлением воздуха пренебрегаем, то сразу после удара система «пластилин + чаша» будет двигаться вверх с той же скоростью, что и пластилин перед ударом. Для этого используем закон сохранения импульса.

    Обозначим конечную скорость системы как VV. Тогда:

    pнач=pконp_{\text{нач}} = p_{\text{кон}}

    или

    mпластилин⋅v=(mпластилин+mчаша)⋅Vm_{\text{пластилин}} \cdot v = (m_{\text{пластилин}} + m_{\text{чаша}}) \cdot V

    Подставим значения:

    0,2⋅4,08=0,4⋅V0{,}2 \cdot 4{,}08 = 0{,}4 \cdot V V=0,8160,4=2,04 м/сV = \frac{0{,}816}{0{,}4} = 2{,}04 \, \text{м/с}
  3. Рассчитаем кинетическую энергию системы после удара. Кинетическая энергия EкE_{\text{к}} определяется по формуле:

    Eк=m⋅V22E_{\text{к}} = \frac{m \cdot V^2}{2}

    Подставим значения:

    Eк=0,4⋅(2,04)22E_{\text{к}} = \frac{0{,}4 \cdot (2{,}04)^2}{2}

    Сначала найдём (2,04)2(2{,}04)^2:

    (2,04)2=4,1616(2{,}04)^2 = 4{,}1616

    Теперь подставим и вычислим:

    Eк=0,4⋅4,16162=1,664642=0,8323 ДжE_{\text{к}} = \frac{0{,}4 \cdot 4{,}1616}{2} = \frac{1{,}66464}{2} = 0{,}8323 \, \text{Дж}

Ответ: Кинетическая энергия чаши вместе с прилипшим к ней пластилином сразу после их взаимодействия равна 0,832 Дж0{,}832 \, \text{Дж} (с округлением до трех значащих цифр).

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос