Чтобы решить эту задачу, используем закон сохранения энергии. Вся кинетическая энергия бруска превратится в потенциальную энергию пружины в момент её максимальной деформации.
Определим кинетическую энергию бруска. Она рассчитывается по формуле:
\[ KE = \frac{1}{2} m v^2 \]
где:
- \(m = 5 \, \text{кг}\) — масса бруска,
- \(v = 2 \, \text{м/с}\) — скорость бруска.
Подставляем значения:
\[ KE = \frac{1}{2} \cdot 5 \cdot (2)^2 = \frac{1}{2} \cdot 5 \cdot 4 = 10 \, \text{Дж} \]
Определим потенциальную энергию пружины. Потенциальная энергия сжатой пружины выражается формулой:
\[ PE = \frac{1}{2} k x^2 \]
где:
- \(k = 2000 \, \text{Н/м}\) — жёсткость пружины,
- \(x\) — максимальная деформация пружины.
В момент максимального сжатия вся кинетическая энергия бруска превращается в потенциальную энергию пружины:
\[ KE = PE \implies 10 = \frac{1}{2} \cdot 2000 \cdot x^2 \]
Упростим уравнение:
\[ 10 = 1000 \cdot x^2 \]
\[ x^2 = \frac{10}{1000} = 0.01 \]
\[ x = \sqrt{0.01} = 0.1 \, \text{м} = 10 \, \text{см} \]
Теперь мы можем ответить на поставленный вопрос:
- Потенциальная энергия пружины при максимальной деформации равна 10 Дж.
- Пружина сжалась на 10 см.
Если есть дополнительные вопросы или нужна помощь с другими задачами, обязательно дайте знать!