Тема . Механика. Импульс и Энергия

.03 Закон сохранения и изменения энергии

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. импульс и энергия
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#32622

Тележка находится на горизонтальной поверхности стола. На шероховатой горизонтальной поверхности тележки находится брусок, прикреплённый к тележке лёгкой упругой пружиной (см. рисунок). Масса тележки в два раза больше массы бруска. Брусок отклоняют влево так, что пружина сжата на величину x  , а тележка прижата к упору. Затем брусок отпускают.
1) Найдите деформацию пружины в момент отрыва тележки от упора.
2) Найдите скорость бруска в момент отрыва тележки от упора.
3) Найдите скорость тележки после прекращения движения по ней бруска.
Известно следующее. Если брусок подвесить на пружине, то деформация пружины равна 3x  . Если брусок тащить по неподвижной тележке с постоянной скоростью, прикладывая горизонтальную силу к прикреплённой к бруску пружине, то деформация пружины равна 3x∕4  . Массой колёс тележки и трением в их осях пренебречь.

PIC

Показать ответ и решение

Найдем коэффициент трения из дополнительных данных

                       3x-
mg  =  k ⋅ 3x μmg  =  k 4

Тогда

    1       mg
μ = --  k = ----.
    4        3x

PIC

На тележку действуют три силы: сила реакции со стороны упора (направлена ОТ упора), сила трения со стороны бруска (направлена ОТ упора) и сила упругости пружины (направлена К упору).

N⃗ + F⃗  + F⃗ =  m⃗a
       тр     y

где m  масса бруска. В момент начала движения N =  0  . Сила трения равна F тр = μmg

μmg  = kx1

Отсюда деформация пружины в момент начала движения

     μmg     3x
x1 = -----=  ---.
       k      4

Скорость v  бруска в момент начала движения тележки можно найти из закона сохранения энергии

kx2-  kx21          mv2--
 2  −   2  = A тр +  2  .

где x  – начальное растяжение пружины, x1   – растяжение пружины в момент начала движения тележки. Работа силы трения равна

                      μmgx--
Aтр = μmg  (x −  x1) =   4   .

Тогда

  2    9   2   μmgx        2
kx −  --kx  =  ------ + mv  .
      16         2

Значит

7  mgx    mgx                 ∘ gx-   √3gx--
--------= ----- + mv2  ⇒ v =    ---=  ------.
16  3       8                   48      12

Конечную скорость тележки u  можно найти из закона сохранения импульса:

mv =  (m + M  )u.

Так как M  = 2m

         √ ----
u = v-=  --3gx-
    3     36
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!