Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д4 B4 № 716
i

Груз мас­сой m сво­бод­но ко­леб­лет­ся на пру­жи­не в го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти. В на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни он про­хо­дит по­ло­же­ние рав­но­ве­сия со ско­ро­стью  v , и через чет­верть пе­ри­о­да ко­ле­ба­ний до­сти­га­ет по­ло­же­ния мак­си­маль­но­го уда­ле­ния. Мо­дуль из­ме­не­ния пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии груза за это время равен

 

1)  0

2)   дробь: чис­ли­тель: m, зна­ме­на­тель: v в квад­ра­те конец дроби 2

3)  m v в квад­ра­те

4)  2m v в квад­ра­те

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

При ре­ше­нии дан­ной за­да­чи не­об­хо­ди­мо об­ра­тить вни­ма­ние, что нужно найти из­ме­не­ние энер­гии для груза, а не для си­сте­мы груз  — пру­жи­на. Пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия со­хра­ня­ет­ся толь­ко в за­мкну­той си­сте­ме или в си­сте­ме, на ко­то­рую дей­ству­ют силы, не со­вер­ша­ю­щие ра­бо­ту. На груз дей­ству­ет пру­жи­на, ко­то­рая со­вер­ша­ет ра­бо­ту по его раз­го­ну и тор­мо­же­нию, по­это­му пол­ная энер­гия груза из­ме­ня­ет­ся.

По­сколь­ку груз ко­леб­лет­ся в го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти, его по­тен­ци­аль­ная энер­гия не из­ме­ня­ет­ся. Таким об­ра­зом, из­ме­не­ние пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии груза будет равно из­ме­не­нию его ки­не­ти­че­ской энер­гии. В край­нем по­ло­же­нии груз имеет ну­ле­вую ско­рость. Сле­до­ва­тель­но, из­ме­не­ние энер­гии равно  дробь: чис­ли­тель: m v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

 

Ответ: 2.

 

При­ме­ча­ние. Об­ра­ти­те вни­ма­ние, что если бы груз ко­ле­бал­ся в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти, то ме­ня­лась бы не толь­ко его ки­не­ти­че­ская, но и по­тен­ци­аль­ная энер­гия mgh. А зна­чит, ответ в за­да­че был бы дру­гой. При этом было бы важно, в каком на­прав­ле­нии за чет­верть пе­ри­о­да сме­стил­ся груз: в ниж­нее или в верх­нее. Из­ме­не­ние по­тен­ци­аль­ной энер­гии в этих двух слу­ча­ях будет раз­ным.

Валерий Григорьев 14.04.2016 19:29

Не­по­нят­но.

По­че­му по­тен­ци­аль­ная энер­гия в поле силы тя­же­сти счи­та­ет­ся ча­стью пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии груза (со­глас­но при­ме­ча­нию), а по­тен­ци­аль­ная энер­гия в поле силы упру­го­сти нет?

Я не могу раз­де­лить груз от пру­жи­ны, в мо­мент ко­ле­ба­ний это одно тело. Нет?

Антон

Если убрать груз, то у рас­тя­ну­той пру­жи­ны оста­ют­ся по­тен­ци­аль­ные воз­мож­но­сти со­вер­шить ра­бо­ту, на­при­мер при сжа­тии. Вклад в по­тен­ци­аль­ную энер­гию си­сте­мы груз — пру­жи­на пол­но­стью при­над­ле­жит пру­жи­не. При ко­ле­ба­ни­ях у пру­жи­ны как и у груза есть ско­рость (причём у раз­ных ча­стей пру­жи­ны она раз­ная), но по­сколь­ку масса пру­жи­ны счи­та­ет­ся ну­ле­вой, ки­не­ти­че­ская энер­гия си­сте­мы груз — пру­жи­на пол­но­стью при­над­ле­жит грузу.