упругая пружина в модели игрушечной пушки жесткостью 20н/м сжата на 2см. Найдите модуль скорости, которую приобретает снаряд при выстреле, если вектор скорости его движения направлен вертикально вверх​

Для решения данной задачи, нам понадобятся законы сохранения энергии и закон Гука.

Закон Гука гласит, что сила упругости, действующая на пружину, прямо пропорциональна ее удлинению:
F = k * x,
где F - сила упругости, k - жесткость пружины, x - удлинение пружины.

Закон сохранения энергии дает нам формулу для нахождения скорости тела, движущегося при помощи пружины:
Uупр = Kтела,
где Uупр - потенциальная энергия упругой пружины, Kтела - кинетическая энергия тела.

Потенциальная энергия упругой пружины определяется по формуле:
Uупр = 0.5 * k * x^2,
где Uупр - потенциальная энергия упругой пружины, k - жесткость пружины, x - удлинение пружины.

Кинетическая энергия тела определяется по формуле:
Kтела = 0.5 * m * v^2,
где Kтела - кинетическая энергия тела, m - масса тела, v - скорость тела.

Используя эти формулы, мы можем записать уравнение для вычисления скорости тела:
0.5 * k * x^2 = 0.5 * m * v^2.

Дано, что жесткость пружины равна 20 Н/м, а удлинение пружины при сжатии равно 2 см, т.е. 0.02 м. Заменяем известные значения в уравнение:
0.5 * 20 * (0.02)^2 = 0.5 * m * v^2.

Упрощаем выражение и находим кинетическую энергию тела (Kтела):
0.01 = 0.5 * m * v^2.

Теперь обратимся к условию задачи, которое говорит нам о том, что вектор скорости движения снаряда при выстреле направлен вертикально вверх. Это означает, что скорость (v) будет положительной. Также мы знаем, что масса снаряда (m) является неизвестной величиной.

Чтобы избавиться от неизвестной массы, мы можем поделить обе части уравнения на массу:
0.01 / m = 0.5 * v^2.

Теперь мы можем видеть, что масса сократится, и мы можем найти отношение между массой и кинетической энергией:
0.01 / Kтела = 0.5 * v^2.

С другой стороны, мы можем заметить, что 0.5 * v^2 есть выражение для кинетической энергии (Kтела) изначального уравнения. Тогда мы можем записать:
0.01 / Kтела = 0.5.

Отсюда мы можем найти значение кинетической энергии (Kтела):
Kтела = 0.01 / 0.5.

Вычисляем:
Kтела = 0.02 Дж.

Теперь мы можем найти значение скорости (v). Для этого, сначала найдем квадрат скорости (v^2):
0.02 = 0.5 * v^2.

Выражаем скорость (v):
v = √(0.02 / 0.5).

Вычисляем:
v ≈ 0.2 м/c.

Таким образом, модуль скорости, которую приобретает снаряд при выстреле, если вектор скорости его движения направлен вертикально вверх, составляет около 0.2 м/с.