Задание 7

Расчёт физической величины: механические явления · 72 задания

Задание №7
№7
Лёгкий рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F 1 = 6 Н. Чему равна сила F 2 , если длина рычага равна 25 см, а плечо силы F 1 равн…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
Задание №7
№7
При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 2 Н. Если груз погружён в воду, показание динамометра равно 1,6 Н. Какова выталкивающая си…
Закон Архимеда. Плавание тел
Задание №7
№7
Камень массой 1 кг, брошенный вертикально вверх, достиг максимальной высоты – 20 м. Чему равна кинетическая энергия камня в момент броска? Сопротивлен…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Груз массой 2 кг упал из состояния покоя с высоты 4 м от пола на стол высотой 1 м, стоящий на полу. Чему равна работа силы тяжести при падении груза?
Работа и мощность
Задание №7
№7
На рисунке изображён неподвижный блок, с помощью которого равномерно поднимают груз массой 200 кг. Какую силу при этом прикладывают к свободному концу…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
Задание №7
№7
Движущийся со скоростью 3 м/с шар массой 2 кг соударяется с неподвижным шаром массой 1 кг. После удара шары движутся как единое целое. Чему равна скор…
Закон сохранения импульса
Задание №7
№7
Тело брошено вертикально вверх. На рисунке показан график зависимости кинетической энергии тела от его высоты над точкой броска. Чему равна потенциаль…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Груз подвесили на упругую пружину жёсткостью 50 Н/м . При этом пружина растянулась на 4 см. Чему равна масса подвешенного груза?
Закон Гука
Задание №7
№7
В U -образном сосуде находятся две несмешивающиеся жидкости. Во сколько раз плотность жидкости 1 меньше плотности жидкости 2?
Давление
Задание №7
№7
Камень массой 2 кг бросили вертикально вверх с поверхности Земли. В момент броска его кинетическая энергия была равна 400 Дж. Какую потенциальную энер…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Тело движется в положительном направлении оси Ox . На рисунке представлен график зависимости от времени t для проекции F x силы, действующей на тело.…
Импульс тела
Задание №7
№7
Брусок равномерно и прямолинейно перемещали по горизонтальной поверхности, прикладывая силу тяги, направленную по движению бруска и равную по модулю 1…
Работа и мощность

Задание №7 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Два шара с разными массами подняты на разную высоту (см. рисунок) относительно поверхности стола. Потенциальная энергия тела 1 равна 300 Дж. Определите потенциальную энергию тела 2. Считать, что потенциальная энергия отсчитывается от уровня крышки стола.

Правильный ответ

300

Пояснение

Решение.

Для решения задачи воспользуемся определением потенциальной энергии тела, поднятого над землёй (или выбранным уровнем отсчёта).

Дано:
$m_1 = m$
$h_1 = 2h$
$E_{p1} = 300 \text{ Дж}$
$m_2 = 2m$
$h_2 = h$
$E_{p2} - ?$

Анализ и решение:

1. Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли рассчитывается по формуле:
$E_p = m \cdot g \cdot H$ ,
где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, $H$ — высота тела над уровнем отсчёта.

2. Запишем выражение для потенциальной энергии первого тела, используя данные из условия и рисунка:
$E_{p1} = m_1 \cdot g \cdot h_1 = m \cdot g \cdot (2h) = 2mgh$ .
По условию задачи эта величина равна $300 \text{ Дж}$ . Таким образом:
$2mgh = 300 \text{ Дж}$ .

3. Отсюда мы можем найти значение произведения $mgh$ :
$mgh = \frac{300 \text{ Дж}}{2} = 150 \text{ Дж}$ .

4. Теперь запишем выражение для потенциальной энергии второго тела:
$E_{p2} = m_2 \cdot g \cdot h_2$ .
Подставим значения массы и высоты для второго тела из рисунка ( $m_2 = 2m$ , $h_2 = h$ ):
$E_{p2} = (2m) \cdot g \cdot h = 2mgh$ .

5. Сравнивая выражения для $E_{p1}$ и $E_{p2}$ , мы видим, что:
$E_{p1} = 2mgh$
$E_{p2} = 2mgh$
Следовательно, $E_{p2} = E_{p1}$ .

6. Так как $E_{p1} = 300 \text{ Дж}$ , то и $E_{p2} = 300 \text{ Дж}$ .

Ответ: 300 Дж

Источник: ФИПИ