Чтобы рассчитать удлинение второй пружины в данной системе, необходимо учесть, что вся приложенная сила распределяется между двумя пружинами, которые находятся последовательно. Обозначим удлинение второй пружины как \( \Delta x_2 \).
Определение эквивалентной жесткости системы: Поскольку пружины соединены последовательно, их жесткости складываются по формуле:
\[ \frac{1}{k_{\text{экв}}} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2} \]
где \( k_1 = 600 \, \text{Н/м} \) и \( k_2 = 300 \, \text{Н/м} \).
Подставим значения:
\[ \frac{1}{k_{\text{экв}}} = \frac{1}{600} + \frac{1}{300} = \frac{1}{600} + \frac{2}{600} = \frac{3}{600} \]
Следовательно:
\[ k_{\text{экв}} = \frac{600}{3} = 200 \, \text{Н/м} \]
Рассчитаем общее удлинение системы под действием силы \( F \). Используя формулу Гука \( F = k_{\text{экв}} \cdot \Delta x \), где \( F = 12 \, \text{Н} \):
\[ 12 = 200 \cdot \Delta x \]
Отсюда:
\[ \Delta x = \frac{12}{200} = 0.06 \, \text{м} = 6 \, \text{см} \]
Пропорциональное удлинение пружин: Удлинение каждой пружины можно найти по их жесткостям, используя отношение:
\[ \Delta x_2 = \Delta x \cdot \frac{k_1}{k_1 + k_2} \]
Подставим известные значения:
\[ \Delta x_2 = 0.06 \cdot \frac{600}{600 + 300} = 0.06 \cdot \frac{600}{900} = 0.06 \cdot \frac{2}{3} \]
Это равно:
\[ \Delta x_2 = 0.06 \cdot 0.6667 \approx 0.04 \, \text{м} = 4 \, \text{см} \]
Таким образом, удлинение второй пружины составляет примерно 4 см.