Під час вільних коливань кульки, підвішеної на нитці, максимальне значення потенціальної енергії 10 Дж, максимальне значення кінетичної енергії 10 Дж. В яких межах змінюється повна енергія кульки?

а) не змінюється і дорівнює 20 Дж

б) не змінюєтьсся і дорівнює 10 Дж

в) змінюється від 0 до 20 Дж

г) змінюється від 0 до 10 Дж

Для начала посчитаем объемы отсеков, заполненных газом до и после переворотов, учитывая объем ртути:
L1=0.6 м, L2=0.3 м
После переворотов:
L1'=0.54 м, L2'=0.36 м
Так как площадь сосуда постоянна, а для расчетов будем использовать закон Бойля-Мэриота, то площадь сечения сосуда сократится, запишем систему из двух уравнений Бойля-Мэриота для первого и для второго отсеков:
1)0.3po=0.54p'
2)0.6po=0.36(p'+pgh)
если состав трубки пребывает в спокойствии, то давление верхнего отсека равно давлению нижнего, исходя из простого равенства сил, тогда давление в нижнем отсеке равно сумме давлений верхнего отсека и столбика ртути. Разделим уравнения друг на друга и найдем таким образом p':
0.72p'=0.36pgh
p'=20 400Па
Тогда из первого уравнения несложно получить:
po=0.54*20400/0.3=36720Па

1. a 2. ep = mgh = 20 * 10-3 * 10 * 2 * 10*3 = 400 дж. ek = mv*2/ 2 = 20 * 10*-3 * 4/ 2 = 40 * 10-3 дж 3. в начальный момент времени, когда яблоко только начинает вертикальное движение, потенциальная энергия максимальна, так как оно находится на наивысшей точке своего падения. постепенно, с уменьшением высоты, яблоко будет терять потенциальную энергию, но с увеличением скорости за счет ускорения свободного падения будет расти кинетическая энергия, которая достигнет своего пика в последнюю секунду перед столкновением.   4. закон сохранения энергии: w1 = w2 kx1*2 / 2 - kx2*2/ 2 = mv*2 / 2 k/ 2( x1* 2 - x2*2) = mv*2/ 2 k/ 2 ( x1 - x2) (x1 + x2) = m v*2 / 2 10*3 * (9)/ 2 = 45 * 10*-3 * v*2 / 2 10* 3 * (9)/ 45 * 10*-3 = v*2 0.2 * 10*6 = v* 2 200 000 = v*2 v = 447 м/с т. к v не может быть отрицательной