Дано : Плотности кубика и воды: [$961$]
K = 6,7 г/см
3, [$961$]
B = 1,0 г/см
3 , Длина ребра кубика b=2 см.
Длина затопленной части ребра кубика L = 0,7 см, доп-растяжение пружины [$916$]x = 0,4 см = 0,004 м.
Вычислить жёсткость k пружины.
Решение: Вспоминаем закон Гука (см "Силы упругости" на стр34 §2.8 учебника "
Физика в средней школе" Аксенович Л.А., Ракина Н.Н., Фарино К.С.
Ссылка) и записываем его в виде формулы:
F
1 = -k·X
1[$8195$] [$8195$] (1)
здесь F
1 и X
1 - Растягивающая сила упругости и абсолютное удлинение пружины в первом опыте.
При попытке понять ситуацию во 2м опыте, возникает много неясностей, тк в Условии не указано общее кол-во кубиков, сколько из них в воде, как изменилось соотношение погруженных/непогруженных в воду первичных кубиков во 2м опыте? При такой бестолковой формулировке нам придётся домысливать, будто кол-во погруженных и непогруженных кубиков в первом опыте полностью сохранилось и во 2м опыте. Во 2м опыте к прежней силе F
1 добавилась сила F
2 (от дополнительных 2х кубиков), и пружина удлинилась ещё на [$916$]x :
F
1 + F
2 = -k·(X
1 + [$916$]x)[$8195$] [$8195$] (2)
Вычитаем первое уравнение из второго и получаем:
F
1 + F
2 - F
1 = -k·(X
1 + [$916$]x) - (-k·X
1)[$8195$] [$8658$] [$8195$] F
2 = -k·[$916$]x
ДопСила упругости F
2 состоит из веса 2х доп-кубиков минус выталкивающую силу Q полу-погруженного кубика:
F
2 = 2·P - Q
Объём кубика V = b
3 = 2
3 = 8 см
3 (я не перевёл см
3 в м
3 чтобы легче представлять объёмы и массы, это страхует от ляп-ошибок).
Вес кубика P = [$961$]
K·V·g / 1000 [$8776$] 0,526 Н .
Объём вытесненной воды частично-погруженного кубика: v = b
2·L = 2,8 см
3 .
Выталкивающая из воды сила Q = [$961$]
B·v·g / 1000 [$8776$] 0,027 Н .
ДопСила упругости F
2 = 2·P - Q = 1,024 Н.
Жёсткость пружины : k = |F
2 / [$916$]x| [$8776$] 255,96 Н/м
Ответ : Жёсткость пружины равна примерно 256 Н/м.