Для решения данной задачи, начнем с определения сил, действующих на грузик.
Сила тяжести (mg):
Масса грузика m = 1 кг,
Ускорение свободного падения g = 9,8 м/с².
Значит, сила тяжести: \[ F_{\text{тяж}} = mg = 1 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с}² = 9,8 \, \text{Н}. \]Сила упругости (F_уп):
Пружина жесткости k будет создавать силу упругости, которая рассчитывается по закону Гука:
\[ F_{\text{уп}} = k \cdot x, \]
где \(x\) — это изменение длины пружины. В данном случае, после того как пружину растянули на 5 см (0,05 м) и грузик опустили еще на 7 см (0,07 м), общее растяжение пружины составляет: \[ x = 0,05 \, \text{м} + 0,07 \, \text{м} = 0,12 \, \text{м}. \]Взаимодействие сил:
В момент, когда грузик переместился на 7 см, равнодействующая сила \({F}_{\text{равн}}\) равна 3 Н, что указывает на то, что силы не уравновешены. Учитывая, что действует сила тяжести и сила упругости, можем записать уравнение: \[ F_{\text{равн}} = F_{\text{тяж}} - F_{\text{уп}}. \] Подставим известные величины: \[ 3 \, \text{Н} = 9,8 \, \text{Н} - k \cdot 0,12 \, \text{м}. \]Решим уравнение для нахождения k: Перепишем уравнение: \[ k \cdot 0,12 \, \text{м} = 9,8 \, \text{Н} - 3 \, \text{Н} = 6,8 \, \text{Н}. \] Найдем жесткость пружины: \[ k = \frac{6,8 \, \text{Н}}{0,12 \, \text{м}} \approx 56,67 \, \text{Н/м}. \]
Таким образом, жесткость пружины составляет примерно 56,67 Н/м.