Укажите все верные утверждения из приведенных ниже

Определение предмета и раздела

Предмет: Физика
Раздел: Законы сохранения энергии, механика

Решение

Рассмотрим энергетическое взаимодействие в системе. Груз падает с высоты h = 1 м, затем сжимает пружину на x = 0.2 м. В системе отсутствует трение, значит, можно применить закон сохранения энергии.

Применение закона сохранения энергии

Полная механическая энергия системы сохраняется:

 E_{\text{нач}} = E_{\text{кон}} 

Начальная энергия груза — это его потенциальная энергия:

 E_{\text{нач}} = mgh 

Конечная энергия включает потенциальную энергию сжатой пружины:

 E_{\text{кон}} = \frac{kx^2}{2} 

Приравниваем:

 mgh = \frac{kx^2}{2} 

Подставляем данные:
m = 1 кг, g = 9.8 м/с², h = 1 м, x = 0.2 м.

 1 \cdot 9.8 \cdot 1 = \frac{k \cdot (0.2)^2}{2} 

 9.8 = \frac{0.04k}{2} 

 9.8 \times 2 = 0.04k 

 19.6 = 0.04k 

 k = \frac{19.6}{0.04} = 490 \text{ Н/м} 

Таким образом, жесткость пружины k = 490 Н/м.

Анализ утверждений

1. Пружина сжалась под действием силы тяжести груза.
   ❌ Неверно, так как пружина сжимается не только под действием силы тяжести, но и за счет кинетической энергии груза.

2. Максимальная потенциальная энергия пружины равна начальному запасу потенциальной энергии груза.
   ✅ Верно, так как вся потенциальная энергия груза преобразуется в потенциальную энергию сжатой пружины.

3. Жесткость пружины можно определить по закону сохранения энергии.
   ✅ Верно, что и было сделано в решении.

4. Скорость груза перед ударом о подставку можно найти по закону сохранения энергии.
   ✅ Верно, так как перед ударом кинетическая энергия определяется за счет превращения потенциальной энергии.

Вывод

Верные утверждения: 2, 3, 4.