Какое растяжение пружины будет, если тело массой 20 кг движется по горизонтальной плоскости с ускорением 2 м/с², при этом пружина имеет жесткость 800 Н/м, а коэффициент трения между телом и плоскостью равен 0,2?

Физика 9 класс Законы Ньютона растяжение пружины физика 9 класс тело массой 20 кг ускорение 2 м/с² жесткость пружины 800 Н/м коэффициент трения 0,2 горизонтальная плоскость закон Гука сила трения расчет растяжения пружины Новый

Чтобы найти растяжение пружины, нам нужно сначала определить силу, действующую на тело, а затем использовать закон Гука для пружины.

Шаг 1: Найдем силу трения.

Сила трения (Fт) вычисляется по формуле:

Fт = μ * N

где:

• μ - коэффициент трения (в данном случае 0,2),
• N - нормальная сила, которая равна весу тела (N = m * g),
• m - масса тела (20 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Сначала найдем нормальную силу:

N = m * g = 20 кг * 9,81 м/с² = 196,2 Н.

Теперь можем найти силу трения:

Fт = 0,2 * 196,2 Н = 39,24 Н.

Шаг 2: Найдем силу, необходимую для ускорения тела.

Сила, необходимая для ускорения тела (Fн), вычисляется по формуле:

Fн = m * a

где:

• a - ускорение (2 м/с²).

Теперь найдем эту силу:

Fн = 20 кг * 2 м/с² = 40 Н.

Шаг 3: Определим полную силу, действующую на тело.

Полная сила (Fс), действующая на тело, будет равна силе, необходимой для ускорения, плюс сила трения:

Fс = Fн + Fт = 40 Н + 39,24 Н = 79,24 Н.

Шаг 4: Найдем растяжение пружины.

Согласно закону Гука, сила, действующая на пружину (Fп), определяется как:

Fп = k * x

где:

• k - жесткость пружины (800 Н/м),
• x - растяжение пружины.

Мы знаем, что полная сила, действующая на тело, равна силе пружины:

Fс = Fп.

Теперь подставим значения:

79,24 Н = 800 Н/м * x.

Теперь решим это уравнение для x:

x = 79,24 Н / 800 Н/м = 0,09905 м.

Таким образом, растяжение пружины составляет примерно 0,099 м или 9,9 см.