Здравствуйте, balatkina74!
Попробуем разобраться.
Дано:
m=800 г = 0,8 кг
l
1=20см = 0,2 м
С учетом наших выводов в минифоруме...k
2=k=30(
?- Н/м? - допустим так,
тогда)
k
1=3k
Найти:
L
Решение:
1. Подкрепим для начала наши выводы в мини-форуме с помощью теории:
коэффициент жесткости можно рассчитать с помощью формулы
k=E*S/l (1),
где S - Сечение образца; l - длина образца; Е - модуль Юнга - коэффициент, определяемый ватериалом, из которого изготовлена пружина (в данном случае). Поскольку обе пружинки отрезаны от одного образца, следовательно числитель дроби в формуле (1) не меняется, а длина пружины определяет ее жесткость. Если жесткость больше - значит длина меньше. Следовательно первая наша пружина имеет жесткость
k
1=3k=90 Н/м
k
2=k=30 Н/м.
2. Кроме этого, из формулы (1) мы теперь можем сделать вывод, что
l
2=3l
1=3*20=60 см = 0,6 м.
3. Исходя из данных и наших выводов, чертим рисунок - потолок, пружины, фонарь.... пробуем подцепить фонарь - проблематично, не находите? - нужно сначала подцепить фонарь к одной, допустим, короткой пружине, потом выгнуть вторую пружину и подцепить ее к фонарю (как нарисовано). Можно и в обратной последовательности, но тогда, первая пружина, обладая большей жесткостью, подтянет к себе фонарь, изогнув прям-таки неприличным образом вторую - длинную пружинку.
Рис. 1Наверно, можно было бы использовать какие-то удлиняющие веревочки... чтоб было более менее красиво, но об этом в условии ничего не сказано, поэтому рисуем, что естьИтак, как видим, при данной ситуации, в первую очередь будет растягиваться первая - короткая - пружина. Действие второй - длинной - пока можно не учитывать.
4. mg=F
у1 (2) - условие равновесия;
F
у1=k
1*[$916$]l
1 (3) - закон Гука.
Решая систему уравнений (2) и (3), получаем
[$916$]l
1=mg/k
1 = mg/3k = 0,8*10/90 [$8776$] 9 см
Итак, первая пружина растянется, при подвешивании фонаря на 9 см, при этом вторая пружина так и не начнет работать (ее длина 60 см). Чтоб начала работать вторая пружина, первая должна бы была удлиниться не меньше, чем на 40 см. Для этого нужно было бы подвесить фонарь массой килограмм 25 - не меньше.5. Расстояние от фонаря до потолка
L=l
1+[$916$]l
1 = 20+9 = 29 см
Удачи
ps. Если бы первую пружину предварительно удлинить на 40 см, подвесив ниточку, то тогда вес груза распределялся бы на обе пружины и растягивались бы обе пружины.
pps. здесь есть еще один вариант, конечно, развития ситуации... если учитывать, что пружины могут, в принципе, работать не только на растяжение, но и на сжатие... но в этом случае, опять же в условии, я думаю, должен был бы быть какой-то намёк... *******
*******
Продолжаем решение задачи
Итак, снова "
Допустим..."
Допустим, что наши пружины работают не только на растяжение, но и на сжатие.
Рис.21. Фонарь находится в равновесии, следовательно (см.рис.2)
mg+F
у2=F
у1mg+k*[$916$]l
2=3k*[$916$]l
1***
[$916$]l
1=L-l
1[$916$]l
2=l
2-L
***
[$8658$]
mg+k(l
2-L)=3k(L-l
1)
[$8658$]
L=(1/4)*[(mg/k)+6*l
1]
L=(1/4)*[8/30 + 6*0,2] = 0,367 м [$8776$] 37 см
******
Допустим так
Об авторе:
С уважением
shvetski