К двум разным пружинам подвешены грузы одинаковой массы, при этом удлинение первой пружины в 2 раза больше удлинения второй. Во сколько раз потенциальная энергия первой пружины больше, чем второй?
от

1 Ответ

Дано:  
масса груза m (одинаковая для обеих пружин),  
удлинение первой пружины x1,  
удлинение второй пружины x2,  
при этом x1 = 2 * x2.  

Найти:  
во сколько раз потенциальная энергия первой пружины Eп1 больше, чем потенциальная энергия второй пружины Eп2.

Решение:  
Потенциальная энергия деформированной пружины определяется формулой:  
Eп = (1/2) * k * x²,  
где k - жесткость пружины, x - удлинение.

Обозначим жесткость первой пружины как k1, а второй как k2.

Для первой пружины:  
Eп1 = (1/2) * k1 * x1².  
Для второй пружины:  
Eп2 = (1/2) * k2 * x2².

Теперь подставим x1 = 2 * x2:  
Eп1 = (1/2) * k1 * (2 * x2)² = (1/2) * k1 * 4 * x2² = 2 * k1 * x2².  
Eп2 = (1/2) * k2 * x2².

Теперь найдем отношение Eп1 к Eп2:  
Eп1 / Eп2 = (2 * k1 * x2²) / ((1/2) * k2 * x2²).  
x2² сокращается:  
Eп1 / Eп2 = (2 * k1) / (1/2 * k2) = (2 * k1) * (2 / k2) = 4 * (k1 / k2).

Ответ:  
Потенциальная энергия первой пружины в 4*(k1/k2) раз больше, чем у второй.
от