Решение:
Для решения этой задачи мы можем использовать законы сохранения механической энергии. Когда камушек выпускается из рогатки вверх, у него есть только потенциальная и кинетическая энергия. Верхняя точка его траектории является максимальной высотой подъема.
Дано: Масса камушка, m = 25 г = 0.025 кг Длина растянутой резины, x = 40 см = 0.4 м Жёсткость резины, k = 600 Н/м Ускорение свободного падения, g = 9.81 м/с² (принимаем его за 9.81 м/с² для упрощения вычислений)
Определение потенциальной энергии пружины: Потенциальная энергия пружины равна работе, совершенной для ее удлинения, которая равна \(\frac{1}{2}kx^2\). Подставляем данные:
Потенциальная энергия пружины, \(PE = \frac{1}{2} \times 600 \, Н/м \times (0.4 \, м)^2\) \(PE = \frac{1}{2} \times 600 \times 0.16 = 48 \, Дж\)Используем закон сохранения механической энергии: Исходная потенциальная энергия пружины должна быть равна потенциальной и кинетической энергии камня на максимальной высоте: \(PE = mgh_{max} + \frac{1}{2}mv_{max}^2\) Так как у верхней точки скорость камня равна нулю, то \(v_{max} = 0\).
Подставляем данные и решаем уравнение: \(48 = 0.025 \times 9.81 \times h_{max}\)
\(h_{max} = \frac{48}{0.24525} \approx 195.46\) м
Таким образом, максимальная высота подъема камня над Вовкой составляет приблизительно 195.46 метров.