Потенциальная энергия растянутой пружины определяется формулой:
[ E_p = \frac{1}{2} k x^2 ]
где
- ( E_p ) — потенциальная энергия,
- ( k ) — коэффициент жесткости пружины,
- ( x ) — растяжение пружины.
Для того чтобы найти потенциальную энергию, нам нужно сначала определить коэффициент жесткости пружины ( k ). Это можно сделать, используя закон Гука:
[ F = k x ]
где
- ( F ) — сила, необходимая для растяжения пружины,
- ( x ) — растяжение пружины.
Из условия задачи известно, что сила ( F ) равна 80 Н, а растяжение ( x ) составляет 6 см (или 0,06 м в единицах СИ). Подставим эти значения в формулу закона Гука и решим для ( k ):
[ 80 = k \cdot 0.06 ]
[ k = \frac{80}{0.06} ]
[ k \approx 1333.33 \, \text{Н/м} ]
Теперь, когда мы знаем коэффициент жесткости пружины, можем найти потенциальную энергию ( E_p ) используя формулу:
[ E_p = \frac{1}{2} k x^2 ]
Подставим значения:
[ E_p = \frac{1}{2} \cdot 1333.33 \cdot (0.06)^2 ]
[ E_p = \frac{1}{2} \cdot 1333.33 \cdot 0.0036 ]
[ E_p = 0.5 \cdot 1333.33 \cdot 0.0036 ]
[ E_p \approx 2.4 \, \text{Дж} ]
Итак, потенциальная энергия растянутой пружины составляет примерно 2.4 Дж.