Пружинный маятник совершает гармонические колебания с амплитудой 8см, делая 300 колебаний за час. Начальная фаза = 0. Определите потенциальную энергию маятника в тот момент, времени 2 секунды, когда возвращающая сила в первый раз достигнет значения -5мН.

В условии задачи описан один из методов определения размеров молекул. Нерастворимая в воде жидкость, имеющая меньшую, чем вода плотность растекается по поверхности воды до тех пор, пока толщина слоя не станет равной размеру молекулы. То есть молекулы масла образуют слой толщиной в одну молекулу. И эту толщину (то есть размер молекулы легко вычислить по простой формуле:

V=S*h, где V = 10⁻⁵ *10⁻⁶ м³ = 10⁻¹¹ м³, S = 50*10⁻⁴ м³ = 5*10⁻³ м²

Тогда, размер молекулы

h= V/S = 10*10⁻¹⁰/5*10⁻³ = 2*10⁻⁷ = 200*10⁻⁹ м = 200 нм

Этот размер на 2 порядка превышает размер молекулы масла, видимо в условии объем масла не 10⁻⁵, а 10⁻³ см³

Тогда размер молекулы 2 нм, что совпадает с реальностью

Дано:
= 200 г = 2 кг
= 20 м
= 10 м/с² -- ускорение свободного падения
= 4 Дж -- энергия потерь

Найти:
T = ?

Решение:
Согласно закону сохранения энергии: энергия никуда не исчезает, она лишь переходит из одного состояния в другое. В этой задаче такими состояниями/типами энергии являются - потенциальная и кинетическая составляющая, а также энергия потерь на сопротивление воздуху. Вся энергия постоянно перекачивается между этими тремя состояниями.
  
Изначально вся энергия шарика является потенциальной и равна
.
Когда шарик падает, он теряет потенциальную энергию, она переходит в кинетическую энергию и теряется на сопротивление воздуха. В конечный момент времени высота и вовсе равна нулю, а значит потенциальная энергия полностью перешла в энергию потерь и кинетическую и мы можем записать уравнение:

В левой части уравнения энергия в начале падения, а в правой - в конце падения. 

Теперь можем найти кинетическую энергию шарика в момент удара о землю:

Получим численное значение
Дж.

ответ: 36 Дж.