Чтобы найти жёсткость пружины, воспользуемся законом Гука, который гласит, что сила, действующая на пружину, пропорциональна её растяжению. Формула закона Гука выглядит так:
\[ F = k \cdot x \]
где:
- \( F \) — сила, приложенная к пружине (в ньютонах),
- \( k \) — жёсткость пружины (в ньютонах на метр, Н/м),
- \( x \) — растяжение пружины (в метрах).
Сначала нужно определить силу \( F \), действующую на пружину. Мы знаем массу груза \( m = 1 \, \text{кг} \). Сила тяжести рассчитывается по формуле:
\[ F = m \cdot g \]
где \( g \approx 9.81 \, \text{м/с}^2 \) — ускорение свободного падения. Подставим значения:
\[ F = 1 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 9.81 \, \text{Н} \]
Теперь найдем \( x \) — растяжение пружины. Мы знаем, что пружина растянулась на 4 см, что в метрах будет равно:
\[ x = 4 \, \text{см} = 0.04 \, \text{м} \]
Теперь подставим всё в формулу закона Гука и найдём \( k \):
\[ k = \frac{F}{x} = \frac{9.81 \, \text{Н}}{0.04 \, \text{м}} \]
Выполним вычисление:
\[ k = 245.25 \, \text{Н/м} \]
Таким образом, жёсткость пружины составляет \( 245.25 \, \text{Н/м} \).