Для решения задачи необходимо рассмотреть все силы, действующие на грузик, и применить второй закон Ньютона.
Вес грузика (Fg): Вес определяется по формуле:
\[ F_g = m \cdot g \]
где \( m = 2 \, \text{кг} \) (масса грузика), \( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 \) (ускорение свободного падения).
Подсчитаем:
\[ F_g = 2 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 19.6 \, \text{Н} \]Сила, действующая от пружины (Fp):
Сила растяжения пружины определяется по формуле:
\[ F_p = k \cdot x \]
где \( k = 80 \, \text{Н/м} \) (жесткость пружины), а \( x \) — смещение пружины от состояния равновесия.
Грузик был первоначально в состоянии равновесия, когда пружина вытянулась до:
\[ x_0 = \frac{F_g}{k} = \frac{19.6 \, \text{Н}}{80 \, \text{Н/м}} = 0.245 \, \text{м} \]
После того как пружину растянули на 10 см (0.1 м), общее смещение \( x \) составляет:
\[ x = 0.245 \, \text{м} + 0.1 \, \text{м} = 0.345 \, \text{м} \]
Теперь, когда грузик переместится на 15 см (0.15 м) вниз, новое смещение пружины:
\[ x' = 0.345 \, \text{м} - 0.15 \, \text{м} = 0.195 \, \text{м} \]
Теперь рассчитываем силу пружины:
\[ F_p = 80 \, \text{Н/м} \cdot 0.195 \, \text{м} = 15.6 \, \text{Н} \]Равнодействующая сила (Fr):
Т.к. силы направлены в разные стороны (вниз - вес, вверх - сила пружины), равнодействующая сила вычисляется как:
\[ F_r = F_p - F_g \]
Подставим значения:
\[ F_r = 15.6 \, \text{Н} - 19.6 \, \text{Н} = -4 \, \text{Н} \]
Минус показывает, что итоговая сила направлена вверх (в сторону пружины).
Таким образом, равнодействующая сила, действующая на грузик, составляет примерно -4 Н. Если округлить до целого числа, то результат — 4 Н (восходящая).