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
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 . Для груза 2 кг это Н.
Шаг 2. Записываем закон Гука
Модуль силы упругости пропорционален удлинению: , где — именно удлинение (насколько пружина стала длиннее), а не полная длина. Отсюда . Переводим удлинение в систему СИ: м.
Осталось ещё 2 шага — откроются после входа:
- Шаг 3. Считаем жёсткость
- Шаг 4. Удлинение под грузом 3 кг
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 остаётся прежней.