На горизонтальном столе находятся два одинаковых бруска, связанные между собой нитью и легкой сжатой пружиной жесткостью k = 100 Н/м (см. рисунок). Нить пережигают. Насколько первоначально должна быть сжата пружина, чтобы после пережигания нити нижний брусок подскочил? Масса каждого бруска m = 0,1 кг.
от

1 Ответ

Дано:
Масса каждого бруска: m = 0.1 кг
Жесткость пружины: k = 100 Н/м
Ускорение свободного падения: g = 9.81 м/с²

Найти:
На сколько должна быть сжата пружина, чтобы после пережигания нити нижний брусок подскочил.

Решение с подробными расчетами по имеющимся данным:

После пережигания нити система будет находиться в положении равновесия, где потенциальная энергия упругой деформации пружины равна потенциальной энергии гравитационного поля. Таким образом, можем записать:

k * x = m * g * h

где x - сжатие пружины, h - высота, на которую подскочил нижний брусок.

Из условия мы знаем, что после пережигания нити нижний брусок подскочил на высоту, равную деформации пружины x. Подставляем это в уравнение:

k * x = m * g * x
x * (k - m * g) = 0
x = 0 или k - m * g = 0

Так как x не может быть равен нулю, решаем уравнение:

k - m * g = 0
x = k / (m * g)
x = 100 / (0.1 * 9.81)
x ≈ 3 см

Ответ:
Пружину нужно сжать на 3 см, чтобы после пережигания нити нижний брусок подскочил.
от