Вопрос задан 26.11.2024 в 19:45. Предмет Физика. Спрашивает Кондратенко Саша.

К динамометру привязан груз массой 2 кг. Динамометр с грузом опускают с ускорением 3 м/с2. Жёсткость пружины 103 Н/м. Определите модуль растяжения пружины динамометра

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Давыд Кирилл.

Чтобы решить задачу, начнем с анализа сил, действующих на груз, и учёта того, что динамометр показывает силу натяжения пружины.

Дано:

  • Масса груза m=2кгm = 2 \, \text{кг},
  • Ускорение, с которым динамометр с грузом опускают, a=3м/с2a = 3 \, \text{м/с}^2,
  • Жёсткость пружины динамометра k=103Н/мk = 103 \, \text{Н/м},
  • Ускорение свободного падения g=9,8м/с2g = 9{,}8 \, \text{м/с}^2.

Шаг 1. Определим силу, действующую на груз.

На груз действуют две силы: сила тяжести FgF_g и сила натяжения пружины FpF_p.

  • Сила тяжести:
Fg=mg=2кг9,8м/с2=19,6Н.F_g = m \cdot g = 2 \, \text{кг} \cdot 9{,}8 \, \text{м/с}^2 = 19{,}6 \, \text{Н}.
  • Сила натяжения пружины FpF_p — это сила, с которой пружина действует на груз, когда система движется с ускорением вниз. Чтобы найти её, используем второй закон Ньютона. Так как груз движется с ускорением aa, результирующая сила, действующая на груз, равна:
Fрез=ma.F_{\text{рез}} = m \cdot a.

Результирующая сила — это разница между силой тяжести и силой натяжения пружины:

FgFp=ma.F_g - F_p = m \cdot a.

Подставим известные значения:

19,6НFp=2кг3м/с2,19{,}6 \, \text{Н} - F_p = 2 \, \text{кг} \cdot 3 \, \text{м/с}^2, 19,6НFp=6Н.19{,}6 \, \text{Н} - F_p = 6 \, \text{Н}.

Отсюда сила натяжения пружины:

Fp=19,6Н6Н=13,6Н.F_p = 19{,}6 \, \text{Н} - 6 \, \text{Н} = 13{,}6 \, \text{Н}.

Шаг 2. Определим растяжение пружины.

Зная силу, с которой пружина натянута, можем найти её растяжение Δx\Delta x. По закону Гука:

Fp=kΔx.F_p = k \cdot \Delta x.

Отсюда растяжение пружины:

Δx=Fpk.\Delta x = \frac{F_p}{k}.

Подставляем известные значения:

Δx=13,6Н103Н/м0,132м.\Delta x = \frac{13{,}6 \, \text{Н}}{103 \, \text{Н/м}} \approx 0{,}132 \, \text{м}.

Ответ:

Модуль растяжения пружины динамометра составляет примерно 0,132м0{,}132 \, \text{м} или 13,2 см.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос