Для решения данной задачи воспользуемся законом Гука, который утверждает, что сила F, приложенная к пружине, пропорциональна удлинению этой пружины:
\[ F = k \cdot x \]
где:
- \( F \) — сила,
- \( k \) — жесткость пружины,
- \( x \) — удлинение пружины от ее первоначальной длины.
Сначала определим удлинения пружины для каждого случая:
При силе 100 Н:
- Удлинение (\( x_1 \)) будет:
\( x_1 = L - L_0 = 0.82 \, \text{м} - L_0 \)
- Удлинение (\( x_1 \)) будет:
При силе 300 Н:
- Удлинение (\( x_2 \)) будет:
\( x_2 = L - L_0 = 0.86 \, \text{м} - L_0 \)
- Удлинение (\( x_2 \)) будет:
Следовательно, можно записать два уравнения:
- \( 100 = k \cdot (0.82 - L_0) \)
- \( 300 = k \cdot (0.86 - L_0) \)
Теперь решим эту систему уравнений. Из первого уравнения выразим k:
\[ k = \frac{100}{0.82 - L_0} \]
Подставим k во второе уравнение:
\[ 300 = \frac{100}{0.82 - L_0} \cdot (0.86 - L_0) \]
Умножим обе стороны на \( (0.82 - L_0) \):
\[ 300(0.82 - L_0) = 100(0.86 - L_0) \]
Раскроем скобки:
\[ 246 - 300L_0 = 86 - 100L_0 \]
Соберем все параметры, связанные с \( L_0 \), с одной стороны:
\[ 246 - 86 = 300L_0 - 100L_0 \]
\[ 160 = 200L_0 \]
Разделим обе стороны на 200:
\[ L_0 = \frac{160}{200} = 0.8 \, \text{м} \]
Таким образом, начальная длина пружины \( L_0 \) составляет 0.8 м.
