РУҚА
5

Решение: Кинетическая энергия груза

ЕГЭ · Физика · Задание 5 · Колебания и волны
ПовышеннаяФИПИ23085BРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

Груз, подвешенный на пружине жёсткостью $k = 200\ \text{Н/м}$, отклонили от положения равновесия и отпустили, в результате чего он начал совершать колебания вдоль вертикальной оси $Ox$. В таблице приведены изменения координаты груза $x$ с течением времени $t$.

$t$, с00,20,40,60,811,21,41,61,8
$x$, см2014,20−14,2−20−14,2014,22014,2
Таблица 1 · координата груза во времени

Определите кинетическую энергию груза в момент времени $t = 0{,}6\ \text{с}$.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

Из таблицы определяем амплитуду колебаний: максимальное по модулю смещение груза равно $A = 20\ \text{см} = 0{,}20\ \text{м}$.

2

В момент времени $t = 0{,}6\ \text{с}$ координата груза равна $x = -14{,}2\ \text{см}$. Это значение с учётом округления соответствует $x = -A/\sqrt{2}$, поэтому $x^2 = A^2/2$.

3

Полная механическая энергия пружинного маятника равна сумме кинетической и потенциальной энергий: $E = E_\text{к} + E_\text{п}$. Потенциальная энергия деформированной пружины равна $E_\text{п} = kx^2/2$.

Следовательно, кинетическая энергия груза в данный момент времени равна $E_\text{к} = \dfrac{k}{2}(A^2 - x^2) = \dfrac{200}{2}\left(0{,}20^2 - \dfrac{0{,}20^2}{2}\right) = 2\ \text{Дж}$.

Ответ

Кинетическая энергия груза равна $2\ \text{Дж}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Использовать координату $x = 14{,}2\ \text{см}$ без перевода сантиметров в метры.

Считать потенциальную энергию кинетической.

Не учитывать, что значение $14{,}2\ \text{см}$ является округлённым значением $20/\sqrt{2}\ \text{см}$.

Закрепить приёмВ теме «Колебания и волны» ещё 168 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 5 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Колебания и волны»: в ней 169 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.