Каково удлинение первой пружины в системе, изображенной на рисунке 1, при приложении постоянной горизонтальной силы F→ величиной 8 Н? Учитывайте, что жёсткость первой пружины равна k1 = 295 Н/м, жёсткость второй пружины равна k2 = 546 Н/м, между кубиком и горизонтальной опорой трения нет, и система находится в состоянии покоя. Пожалуйста, округлите ответ до десятых долей.
Shnur
Для решения данной задачи, нам необходимо применить закон Гука, который связывает силу, удлинение и жесткость пружины.
Запишем формулу для первой пружины:
\[ F_1 = k_1 \cdot x_1 \]
где:
\( F_1 \) - сила, действующая на первую пружину,
\( k_1 \) - жесткость первой пружины,
\( x_1 \) - удлинение первой пружины.
Также для второй пружины применим аналогичную формулу:
\[ F_2 = k_2 \cdot x_2 \]
где:
\( F_2 \) - сила, действующая на вторую пружину,
\( k_2 \) - жесткость второй пружины,
\( x_2 \) - удлинение второй пружины.
Поскольку система находится в состоянии покоя, сумма сил, действующих на нее, должна быть равна нулю:
\[ F_1 + F_2 = 0 \]
Подставим значения из условия задачи:
\[ k_1 \cdot x_1 + k_2 \cdot x_2 = 0 \]
Теперь можем найти удлинение первой пружины:
\[ x_1 = - \frac{{k_2 \cdot x_2}}{{k_1}} \]
Учитывая, что значение силы F равно 8 Н, подставим его в формулу, чтобы найти удлинение второй пружины:
\[ F = k_2 \cdot x_2 \]
\[ 8 = k_2 \cdot x_2 \]
\[ x_2 = \frac{{8}}{{k_2}} \]
Теперь осталось только найти удлинение первой пружины, подставив значения в формулу:
\[ x_1 = - \frac{{k_2 \cdot x_2}}{{k_1}} = - \frac{{k_2 \cdot \left(\frac{{8}}{{k_2}}\right)}}{{k_1}} = - \frac{{8}}{{k_1}} \]
Таким образом, удлинение первой пружины составляет -0.027 м (округляем до десятых долей). Отрицательный знак указывает на то, что пружина будет сжиматься, а не удлиняться.
Запишем формулу для первой пружины:
\[ F_1 = k_1 \cdot x_1 \]
где:
\( F_1 \) - сила, действующая на первую пружину,
\( k_1 \) - жесткость первой пружины,
\( x_1 \) - удлинение первой пружины.
Также для второй пружины применим аналогичную формулу:
\[ F_2 = k_2 \cdot x_2 \]
где:
\( F_2 \) - сила, действующая на вторую пружину,
\( k_2 \) - жесткость второй пружины,
\( x_2 \) - удлинение второй пружины.
Поскольку система находится в состоянии покоя, сумма сил, действующих на нее, должна быть равна нулю:
\[ F_1 + F_2 = 0 \]
Подставим значения из условия задачи:
\[ k_1 \cdot x_1 + k_2 \cdot x_2 = 0 \]
Теперь можем найти удлинение первой пружины:
\[ x_1 = - \frac{{k_2 \cdot x_2}}{{k_1}} \]
Учитывая, что значение силы F равно 8 Н, подставим его в формулу, чтобы найти удлинение второй пружины:
\[ F = k_2 \cdot x_2 \]
\[ 8 = k_2 \cdot x_2 \]
\[ x_2 = \frac{{8}}{{k_2}} \]
Теперь осталось только найти удлинение первой пружины, подставив значения в формулу:
\[ x_1 = - \frac{{k_2 \cdot x_2}}{{k_1}} = - \frac{{k_2 \cdot \left(\frac{{8}}{{k_2}}\right)}}{{k_1}} = - \frac{{8}}{{k_1}} \]
Таким образом, удлинение первой пружины составляет -0.027 м (округляем до десятых долей). Отрицательный знак указывает на то, что пружина будет сжиматься, а не удлиняться.
Знаешь ответ?