6. Вычислите изменение длины системы, состоящей из двух параллельно соединенных пружин, жесткости которых 14000Н/м и 21000Н/м, если к нижнему концу этой системы подвешен оловянный шар объемом 8 л, а верхний ее конец закреплен к подвесу?
Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон Гука, который гласит: изменение длины пружины прямо пропорционально силе, действующей на эту пружину.
Первым шагом, мы должны определить общую жесткость системы параллельно соединенных пружин. Общая жесткость (k) вычисляется по формуле:
1/k = 1/k1 + 1/k2
где k1 и k2 - жесткости первой и второй пружин соответственно.
Теперь, нам нужно вычислить силу, действующую на систему параллельно соединенных пружин. Сила (F) вычисляется по формуле:
F = k * Δl
где F - сила, k - жесткость, Δl - изменение длины системы.
Мы знаем, что объем оловянного шара составляет 8 л. Объем (V) и плотность (ρ) связаны следующим образом:
ρ = m/V
где ρ - плотность, m - масса.
Так как металлические шары плотны и тверды, предположим, что и оловянный шар также плотен и твердый. Это позволяет нам использовать массу (m) шара и плотность олова (ρом) для вычисления силы (F).
Поиск массы (m) шара:
m = ρом * V
Возьмем плотность олова (ρом) равной 7137 кг/м^3.
m = 7137 кг/м^3 * 0.008 м^3
m ≈ 57.096 кг
Теперь, мы можем использовать найденную массу (m) и ускорение свободного падения (g ≈ 9.8 м/с^2) для вычисления силы (F):
F = m * g
F = 57.096 кг * 9.8 м/с^2
F ≈ 559.8928 Н
Таким образом, сила, действующая на систему параллельно соединенных пружин, составляет примерно 559.8928 Н.
Наконец, мы можем использовать найденную силу (F) и жесткость системы (k) для вычисления изменения длины системы (Δl):
F = k * Δl
Δl = F / k
Δl = 559.8928 Н / 8403.36 Н/м
Δl ≈ 0.066679 м
Таким образом, изменение длины системы, состоящей из двух параллельно соединенных пружин, равно примерно 0.066679 метра.
Первым шагом, мы должны определить общую жесткость системы параллельно соединенных пружин. Общая жесткость (k) вычисляется по формуле:
1/k = 1/k1 + 1/k2
где k1 и k2 - жесткости первой и второй пружин соответственно.
В нашем случае:
k1 = 14000 Н/м
k2 = 21000 Н/м
1/k = 1/14000 + 1/21000
1/k = (21000 + 14000) / (14000 * 21000)
1/k = 35000 / (14000 * 21000)
1/k = 35000 / 294000000
1/k ≈ 0.000119
Из этого получаем:
k ≈ 1/0.000119
k ≈ 8403.36 Н/м
Теперь, нам нужно вычислить силу, действующую на систему параллельно соединенных пружин. Сила (F) вычисляется по формуле:
F = k * Δl
где F - сила, k - жесткость, Δl - изменение длины системы.
Мы знаем, что объем оловянного шара составляет 8 л. Объем (V) и плотность (ρ) связаны следующим образом:
ρ = m/V
где ρ - плотность, m - масса.
Так как металлические шары плотны и тверды, предположим, что и оловянный шар также плотен и твердый. Это позволяет нам использовать массу (m) шара и плотность олова (ρом) для вычисления силы (F).
Поиск массы (m) шара:
m = ρом * V
Возьмем плотность олова (ρом) равной 7137 кг/м^3.
m = 7137 кг/м^3 * 0.008 м^3
m ≈ 57.096 кг
Теперь, мы можем использовать найденную массу (m) и ускорение свободного падения (g ≈ 9.8 м/с^2) для вычисления силы (F):
F = m * g
F = 57.096 кг * 9.8 м/с^2
F ≈ 559.8928 Н
Таким образом, сила, действующая на систему параллельно соединенных пружин, составляет примерно 559.8928 Н.
Наконец, мы можем использовать найденную силу (F) и жесткость системы (k) для вычисления изменения длины системы (Δl):
F = k * Δl
Δl = F / k
Δl = 559.8928 Н / 8403.36 Н/м
Δl ≈ 0.066679 м
Таким образом, изменение длины системы, состоящей из двух параллельно соединенных пружин, равно примерно 0.066679 метра.