Чтобы определить длину нерастянутой пружины, сначала нужно установить зависимость между силой, приложенной к пружине, и её длиной. В данном случае, мы можем использовать закон Гука, который гласит, что сила (F), приложенная к пружине, пропорциональна удлинению (x) пружины:
\[ F = k \cdot x \]
где k — жёсткость пружины, а x — удлинение пружины (разность между длиной растянутой пружины и её начальной длиной).
У нас есть две ситуации:
- При силе 10 Н пружина растягивается до 16 см.
- При силе 30 Н пружина растягивается до 20 см.
Рассмотрим первую ситуацию:
- Длина при 10 Н: 16 см
- Удлинение: \( x_1 = 16 \text{ см} - L_0 \)
Рассмотрим вторую ситуацию:
- Длина при 30 Н: 20 см
- Удлинение: \( x_2 = 20 \text{ см} - L_0 \)
Теперь мы можем написать два уравнения для силы:
- \( 10 = k \cdot (16 - L_0) \)
- \( 30 = k \cdot (20 - L_0) \)
Теперь выразим k из первого уравнения: \[ k = \frac{10}{16 - L_0} \]
Подставим значение k во второе уравнение: \[ 30 = \frac{10}{16 - L_0} \cdot (20 - L_0) \]
Умножим обе стороны на (16 - L_0): \[ 30(16 - L_0) = 10(20 - L_0) \]
Раскроем скобки: \[ 480 - 30L_0 = 200 - 10L_0 \]
Переносим все L_0 в одну сторону: \[ 480 - 200 = 30L_0 - 10L_0 \] \[ 280 = 20L_0 \] \[ L_0 = \frac{280}{20} = 14 \text{ см} \]
Таким образом, длина нерастянутой пружины составляет 14 см.
