Какое будет изменение длины системы, состоящей из двух параллельно соединенных пружин с жесткостью 11000 Н/м и 62000 Н/м, если нижний конец этой системы подвешен к стальному бруску объемом 43 л, а верхний конец закреплен к подвесу?
Grigoriy
Чтобы решить данную задачу, нам потребуется использовать закон Гука для пружин, а также знание о том, как связана удлинение пружины с подвешенной массой. Давайте рассмотрим шаги пошагового решения:
1. Определение коэффициента жесткости системы:
Первым шагом мы должны определить общий коэффициент жесткости системы пружин. Для этого мы применим формулу для параллельного соединения пружин:
,
где и - жесткости первой и второй пружины соответственно.
Подставляя заданные значения жесткостей пружин, мы получаем:
.
Теперь найдем обратное значение коэффициента жесткости системы:
.
2. Определение изменения длины системы:
Для этого нам необходимо знать силу, действующую в системе. В данном случае, эта сила равна весу стального бруска, который подвешен к нижнему концу системы.
Масса стального бруска равна его объему умноженному на плотность стали:
,
где - объем стального бруска,
а - плотность стали.
Теперь мы можем вычислить силу, действующую в системе:
,
где - ускорение свободного падения.
3. Теперь мы можем использовать закон Гука для определения изменения длины системы.
Закон Гука утверждает, что удлинение пружины пропорционально силе, действующей на нее, по следующей формуле:
,
где - коэффициент жесткости системы,
а - изменение длины системы.
Мы знаем силу, равную весу стального бруска, поэтому можем записать:
.
Теперь осталось только выразить изменение длины системы:
.
4. Решение задачи:
Подставим значения вычисленного коэффициента жесткости и массы стального бруска в выражение для изменения длины системы:
.
Подставляя числовые значения, получим окончательный ответ.
1. Определение коэффициента жесткости системы:
Первым шагом мы должны определить общий коэффициент жесткости системы пружин. Для этого мы применим формулу для параллельного соединения пружин:
где
Подставляя заданные значения жесткостей пружин, мы получаем:
Теперь найдем обратное значение коэффициента жесткости системы:
2. Определение изменения длины системы:
Для этого нам необходимо знать силу, действующую в системе. В данном случае, эта сила равна весу стального бруска, который подвешен к нижнему концу системы.
Масса стального бруска равна его объему умноженному на плотность стали:
где
а
Теперь мы можем вычислить силу, действующую в системе:
где
3. Теперь мы можем использовать закон Гука для определения изменения длины системы.
Закон Гука утверждает, что удлинение пружины пропорционально силе, действующей на нее, по следующей формуле:
где
а
Мы знаем силу, равную весу стального бруска, поэтому можем записать:
Теперь осталось только выразить изменение длины системы:
4. Решение задачи:
Подставим значения вычисленного коэффициента жесткости и массы стального бруска в выражение для изменения длины системы:
Подставляя числовые значения, получим окончательный ответ.
Знаешь ответ?