Домашние задания: Другие предметы

закон сохранения энергии, задача помогите решить!

груз массой 0,5 кг падает с некоторой высоты на плиту массой 1 кг, укрепленную на пружине с K=1000н/м. Определить величину максимального сжатия пружины, если в момент неупругого удара груз обладал скоростью 5 м/с. Время удара ничтожно мало.
Indira Maussymbayeva
Indira Maussymbayeva
356
По закону сохранения импульса находим скорость в момент сжатия второго тела:
1)m1*U1=m2*U2 ------U2=5*0,5=2.5
2)Тело с момент сжатия обладало кинетичемкой энергией:
mu^2/2=kA^2/2
A = корень из mu^2/k
ЕЛ
Елена Лапшина
1 999
Лучший ответ
Оба закона сохранения выше были написаны неправильно.
Пусть до столкновения скорость груза была v, скорость слипшихся шара и платформы стала U. m - масса груза, M = масса платформы

m*v = (m+M)U
U = v*m/(m+M)

При этом кинетическая энергия системы
T = 1/2 * (m+M)U^2 = 1/2 = 1/2 * (m+M) * [ v*m/(m+M) ]^2 = 1/2 * m^2 / (m+M) * v^2

В момент столкновения пружина уже была чуть прижата плитой (из-за ее веса) , на x1 = M/k.
В конечном положении пружина будет сжата на x2 от той длины, которая была бы, если бы пружина была не нагружена. На пути от x1 до x2 слипшиеся груз и платформа приобретут кинетическую энергию T' = (m+M)*g*(x1-x2).
Но вся энегрия уйдет на сжатие пружины с x1 по x2, при этом потратится энергия E = 1/2 *k* (x1^2 - x2^2).

Получаем
T + T' = E
Подставляем
1/2 * m^2 / (m+M) * v^2 + (m+M)*g*(x1-x2) = 1/2 *k* (x1^2 - x2^2)
Подставляем x1 = M/k
1/2 * m^2 / (m+M) * v^2 + (m+M)*g*(M/k-x2) = 1/2 *k* [(M/k)^2 - x2^2]

Решаем квадратное уравнение на x2. Если допустимо, можно чем-нибудь пренебречь.