Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон сохранения энергии. Потенциальная энергия сжатой пружины перейдет в кинетическую энергию снаряда.
1. Определим потенциальную энергию сжатой пружины:
\[E_п = \frac{1}{2} k x^2\]
где:
\(E_п\) - потенциальная энергия пружины,
\(k\) - жесткость пружины (40 Н/м),
\(x\) - сжатие пружины (5 см = 0,05 м).
Подставим значения:
\[E_п = \frac{1}{2} \cdot 40 \cdot (0,05)^2 = 0,05 \text{ Дж}\]
2. Потенциальная энергия пружины полностью переходит в кинетическую энергию снаряда:
\[E_к = \frac{1}{2} m v^2\]
где:
\(E_к\) - кинетическая энергия снаряда,
\(m\) - масса снаряда (0,1 кг),
\(v\) - скорость снаряда.
3. Приравняем потенциальную энергию пружины к кинетической энергии снаряда и найдем скорость \(v\):
\[0,05 = \frac{1}{2} \cdot 0,1 \cdot v^2\]
\[v^2 = \frac{2 \cdot 0,05}{0,1} = 1\]
\[v = \sqrt{1} = 1 \text{ м/с}\]
Ответ: Скорость снаряда будет равна 1 м/с.