Присоединиться

Физика·Динамика·9–10 класс

Найдите жёсткость пружины, если груз массой 2 кг растягивает её на 4 см

Условие

Пружина закреплена за верхний конец и висит вертикально. Когда к её нижнему концу подвешивают груз массой 2 кг, пружина удлиняется на 4 см, и груз остаётся неподвижным. Найдите жёсткость пружины и определите, на сколько удлинится эта же пружина, если подвесить к ней груз массой 3 кг. Принять g = 10 м/с².

Ответ

k = 500 Н/м; удлинение под грузом 3 кг равно 6 см

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Условие равновесия груза

    Груз висит неподвижно, значит его ускорение равно нулю и силы скомпенсированы: сила упругости пружины направлена вверх, сила тяжести — вниз, и Fупр=mgF_{\text{упр}} = mg. Для груза 2 кг это Fупр=210=20F_{\text{упр}} = 2 \cdot 10 = 20 Н.

  2. Шаг 2. Записываем закон Гука

    Модуль силы упругости пропорционален удлинению: Fупр=kxF_{\text{упр}} = kx, где xx — именно удлинение (насколько пружина стала длиннее), а не полная длина. Отсюда k=mgxk = \dfrac{mg}{x}. Переводим удлинение в систему СИ: x=4 см=0,04x = 4\ \text{см} = 0{,}04 м.

Осталось ещё 2 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Считаем жёсткость
  • Шаг 4. Удлинение под грузом 3 кг
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Подставляют удлинение в сантиметрах и получают 5 Н/м вместо 500 Н/м.

  • Берут в законе Гука полную длину пружины вместо её удлинения.

  • Считают, что жёсткость меняется при смене груза, — от груза зависит удлинение, а kk остаётся прежней.

Другие задачи по теме «Динамика»