В школьной лаборатории провели измерения масс и объёмов трёх твёрдых тел. Результаты представлены на графике, по одной оси которого отложили массу m, а по другой —— объём V.
Масштаб по осям был утрачен. С помощью угольника без делений определите тела, отвечающие заданным характеристикам.
1 Ответ
Для решения задачи воспользуемся законом Гука: F = kΔL, где F — сила, действующая на пружину, k — жесткость пружины, ΔL — удлинение (сжатие) пружины.
Когда конструкция подвешена за конец А:
F1 = (3 кубика) * (0.1 кг * 9.81 м/с²) = 2.943 Н L1 = 10 см = 0.1 м ΔL1 = L1 — L0
Когда конструкция стоит на конец В: F2 = (2 кубика) * (0.1 кг * 9.81 м/с²) = 1.962 Н L2 = 5 см = 0.05 м ΔL2 = L2 — L0
Так как закон Гука выполняется для всех деформаций, жесткость пружины (k) остается неизменной. Тогда можно составить следующее уравнение: F1 / ΔL1 = F2 / ΔL2 (2.943 Н) / (0.1 м — L0) = (1.962 Н) / (0.05 м — L0)
Теперь решим это уравнение относительно L0: 2.943 * (0.05 м — L0) = 1.962 * (0.1 м — L0) 0.14715 м — 2.943 L0 = 0.1962 м — 1.962 L0 0.04905 м = 0.981 L0 L0 ≈ 0.05 м
Таким образом, длина ненапряженной пружины составляет примерно 0.05 м, или 5 см (округлено до целых).