№351 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

Рассмотрим вариант решения задания из учебника Рымкевич 10-11 класс, Дрофа: На рисунке 46 приведен график зависимости удлинения пружины от растягивающей силы. Определить потенциальную энергию пружины, растянутой на 8 см. Указать физический смысл тангенса угла а и площади треугольника под участком OА графика.

По графику при $$x=0{,}03\ \text{м}$$ сила упругости равна $$F=300\ \text{Н}$$. Тогда по закону Гука

$$F=kx,$$

откуда

$$k=\frac{F}{x}=\frac{300}{0{,}03}=10^4\ \text{Н/м}.$$

Потенциальная энергия растянутой пружины:

$$E_p=\frac{kx^2}{2}=\frac{10^4\cdot(0{,}08)^2}{2}=\frac{64}{2}=32\ \text{Дж}.$$

Тангенс угла $$\alpha$$ наклона графика к оси абсцисс показывает жёсткость пружины:

$$\tan\alpha=k.$$

Площадь треугольника под участком $$OA$$ графика численно равна работе силы упругости при растяжении пружины и, следовательно, потенциальной энергии пружины:

$$S=\frac{Fx}{2}=\frac{kx^2}{2}=E_p.$$

Ответ: $$E_p=32\ \text{Дж}$$; $$\tan\alpha$$ характеризует жёсткость пружины; площадь треугольника под графиком характеризует потенциальную энергию пружины.