Вопрос по физике. Груз массой 3 кг, подвешенный к металлической проволоке с жесткостью 400 Н/м, поднимается вертикально вверх с ускорением 2 м/с² (g = 10 м/с²). Какое удлинение проволоки в этом случае?

Физика 11 класс Законы Ньютона и упругие деформации физика 11 класс груз 3 кг жесткость проволоки 400 Н/м ускорение 2 м/с² удлинение проволоки вертикальное движение закон Гука сила тяжести механика задачи по физике Новый

Давайте разберемся с задачей шаг за шагом, чтобы найти удлинение проволоки, к которой подвешен груз.

У нас есть груз массой 3 кг, который поднимается с ускорением 2 м/с². Для начала, давайте вспомним, что сила, действующая на груз, состоит из двух компонентов: силы тяжести и силы, связанной с ускорением груза.

• Сила тяжести (Fтяж): Она вычисляется по формуле Fтяж = m * g, где m - масса груза, а g - ускорение свободного падения. В нашем случае это будет:
• Fтяж = 3 кг * 10 м/с² = 30 Н.

Теперь, когда груз поднимается с ускорением, мы должны учесть это ускорение. Сила, с которой проволока тянет груз вверх (упругая сила), должна компенсировать как силу тяжести, так и силу, необходимую для достижения этого ускорения. Поэтому мы можем записать уравнение для силы:

Сила, действующая на груз: F = m * (a + g), где a - ускорение, с которым груз поднимается.

• Подставим известные значения:
• F = 3 кг * (2 м/с² + 10 м/с²) = 3 кг * 12 м/с² = 36 Н.

Теперь мы знаем, что сила, действующая на проволоку, равна 36 Н. Эта сила также равна упругой силе проволоки, которая вычисляется по закону Гука:

F = -k * Δx, где k - жесткость проволоки (400 Н/м), а Δx - удлинение проволоки.

Согласимся на то, что сила F, действующая на проволоку, будет положительной, и мы можем записать:

k * Δx = 36 Н.

Теперь выразим Δx:

Δx = F / k = 36 Н / 400 Н/м = 0,09 м.

Таким образом, удлинение проволоки составляет 0,09 метра.