Чтобы решить задачу, воспользуемся законом Гука, который гласит, что удлинение пружины пропорционально приложенной силе. Формулировка закона Гука звучит так:
\[ F = k \cdot x, \]
где:
- \( F \) - сила, приложенная к пружине (в ньютонах),
- \( k \) - коэффициент жесткости пружины (в ньютонах на метр),
- \( x \) - удлинение пружины (в метрах).
В данной задаче:
- Мы знаем, что при силе \( F = 8 \) Н удлинение \( x = 5 \) см (или 0.05 м). Подставим эти значения в формулу, чтобы найти коэффициент жесткости \( k \):
\[ 8 = k \cdot 0.05. \]
Решим уравнение:
\[ k = \frac{8}{0.05} = 160 \, \text{Н/м}. \]
- Теперь, когда мы знаем коэффициент жесткости пружины, можем найти массу гирьки, необходимую для удлинения пружины до 8 см (или 0.08 м). Используем закон Гука снова:
\[ F = k \cdot x = 160 \cdot 0.08. \]
Вычислим силу:
\[ F = 160 \cdot 0.08 = 12.8 \, \text{Н}. \]
- Теперь, чтобы найти массу гирьки, воспользуемся формулой для силы тяжести:
\[ F = m \cdot g, \]
где:
- \( m \) - масса в килограммах,
- \( g \) - ускорение свободного падения (приблизительно \( 9.81 \, \text{м/с}^2 \)).
Перепишем уравнение для нахождения массы:
\[ m = \frac{F}{g} = \frac{12.8}{9.81}. \]
Теперь вычислим:
\[ m \approx 1.30 \, \text{кг}. \]
Итак, чтобы удлинение пружины стало 8 см, необходимо подвесить гирьку массой примерно 1.30 кг.