Вопрос школьника
Шарик, прикрепленный к нити длиной 20 см, отвели в горизонтальное положение и отпустили (рис. 63). Найдите максимальную скорость шарика
Ответ от учителя
При отпускании шарика, его потенциальная энергия начинает превращаться в кинетическую энергию, что приводит к ускорению шарика. Однако, по мере того, как шарик начинает двигаться, его высота над землей уменьшается, что приводит к уменьшению его потенциальной энергии и увеличению кинетической энергии. В какой-то момент, когда шарик достигнет нижней точки своего движения, его потенциальная энергия будет равна нулю, а кинетическая энергия будет максимальной.
Для того, чтобы найти максимальную скорость шарика, необходимо использовать закон сохранения энергии. Потенциальная энергия шарика в начальный момент равна его потенциальной энергии в конечный момент, когда он достигнет нижней точки своего движения. Таким образом, мы можем записать следующее уравнение:
mgh = (1/2)mv^2
где m — масса шарика, g — ускорение свободного падения, h — высота, на которой находится шарик в начальный момент, v — максимальная скорость шарика.
Мы знаем, что длина нити, к которой прикреплен шарик, равна 20 см, что означает, что его высота в начальный момент равна 20 см. Массу шарика мы не знаем, но предположим, что она равна 100 граммам (0,1 кг). Ускорение свободного падения на Земле принимается равным 9,8 м/с^2. Тогда мы можем записать:
0,1 кг * 9,8 м/с^2 * 0,2 м = (1/2) * 0,1 кг * v^2
Решив это уравнение, мы получим:
v = √(0,2 м * 9,8 м/с^2) = 1,4 м/с
Таким образом, максимальная скорость шарика при движении в горизонтальном положении равна 1,4 м/с.
