Задание 2 ЕГЭ по физике · задача 328611
|
|
К системе из кубика массой 2 кг и двух невесомых пружин приложена постоянная горизонтальная сила (см. рисунок). Система покоится. Между кубиком и опорой трения нет. Левый край первой пружины прикреплён к стенке. Жёсткость первой пружины k1 = 400 Н/м. Жёсткость второй пружины k2 = 800 Н/м. Удлинение второй пружины
равно 2 см. Определите модуль силы F.
Показать ответ и разбор
Ответ: 16 Н
Разбор
Система покоится, значит, равнодействующая всех сил равна нулю.
Сила F растягивает пружину $k_{2}$ на 2 см $= 0,02$ м. Поскольку пружина невесомая, сила упругости в ней всюду одинакова и равна F.
По закону Гука для второй пружины:
$F = k_{2} \cdot \Delta x_{2} = 800$ Н/м $\cdot 0,02$ м $= 16$ Н.
Эта же сила передаётся на кубик. На кубик слева действует пружина $k_{1}$, которая растягивается настолько, чтобы её сила упругости тоже равнялась 16 Н (иначе кубик начал бы двигаться). Масса кубика и отсутствие трения здесь не влияют — ускорение равно нулю, поэтому силы просто уравновешиваются.
Итак, модуль силы F равен 16 Н.
Сила F растягивает пружину $k_{2}$ на 2 см $= 0,02$ м. Поскольку пружина невесомая, сила упругости в ней всюду одинакова и равна F.
По закону Гука для второй пружины:
$F = k_{2} \cdot \Delta x_{2} = 800$ Н/м $\cdot 0,02$ м $= 16$ Н.
Эта же сила передаётся на кубик. На кубик слева действует пружина $k_{1}$, которая растягивается настолько, чтобы её сила упругости тоже равнялась 16 Н (иначе кубик начал бы двигаться). Масса кубика и отсутствие трения здесь не влияют — ускорение равно нулю, поэтому силы просто уравновешиваются.
Итак, модуль силы F равен 16 Н.