Деревянный брусок массой 2 кг тянут по деревянной доске, расположенной горизонтально, с ускорением 1 м/с2 с помощью пружины жесткостью 200 Н/м. Коэффициент трения равен 0,3. Найдите удлинение пружины.
от

1 Ответ

дано:  
масса бруска m = 2 кг  
ускорение a = 1 м/с²  
жесткость пружины k = 200 Н/м  
коэффициент трения μ = 0,3  

найти:  
удлинение пружины x  

решение:  
Сила тяжести F_тяж, действующая на брусок, равна:  
F_тяж = m * g, где g ≈ 9,81 м/с².  
Таким образом:  
F_тяж = 2 кг * 9,81 м/с² = 19,62 Н.  

Сила нормального давления F_норм равна силе тяжести:  
F_норм = F_тяж = 19,62 Н.  

Сила трения F_трение может быть найдена по формуле:  
F_трение = μ * F_норм.  
Подставим известные значения:  
F_трение = 0,3 * 19,62 Н = 5,886 Н.  

Теперь найдем общую силу F_общ, необходимую для перемещения бруска с заданным ускорением:  
F_общ = m * a = 2 кг * 1 м/с² = 2 Н.  

Сила, действующая на брусок через пружину, должна компенсировать как силу трения, так и обеспечивать ускорение:  
F_пружина = F_трение + F_общ.  
Подставим известные значения:  
F_пружина = 5,886 Н + 2 Н = 7,886 Н.  

Теперь можем найти удлинение пружины x, используя закон Гука:  
F_пружина = k * x.  
Отсюда:  
x = F_пружина / k.  
Подставляем значения:  
x = 7,886 Н / 200 Н/м = 0,03943 м.  

ответ:  
удлинение пружины x ≈ 0,0394 м или 3,94 см.
от