Чтобы решить эту задачу, начнем с того, что необходимо определить, какие силы действуют на брусок, и как они соотносятся.
Силы, действующие на брусок:
- Сила тяжести \(F_g = m \cdot g\), где \(m = 5 \, \text{кг}\), а \(g \approx 9.81 \, \text{м/с}^2\).
- Нормальная сила \(F_n = F_g\), так как брусок движется по горизонтальной поверхности.
- Сила трения \(F_{\text{тр}} = \mu \cdot F_n\), где \(\mu = 0.3\).
Вычислим силы:
- Сила тяжести: \[ F_g = 5 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 49.05 \, \text{Н} \]
- Нормальная сила: \[ F_n = F_g = 49.05 \, \text{Н} \]
- Сила трения: \[ F_{\text{тр}} = 0.3 \cdot 49.05 \, \text{Н} \approx 14.72 \, \text{Н} \]
Сила, действующая от пружины:
- Согласно закону Гука сила, действующая от пружины, \(F_{\text{пруж}} = k \cdot \Delta x\), где \(k = 150 \, \text{Н/м}\) — жесткость пружины, а \(\Delta x\) — удлинение пружины.
Состояние равновесия: В состоянии равновесия для бруска сила трения должна быть равна силе, которую оказывает пружина: \[ F_{\text{пруж}} = F_{\text{тр}} \implies k \cdot \Delta x = F_{\text{тр}} \] Подставим известные значения: \[ 150 \cdot \Delta x = 14.72 \]
Решим уравнение для нахождения \(\Delta x\): \[ \Delta x = \frac{14.72}{150} \approx 0.0981 \, \text{м} = 9.81 \, \text{см} \]
Таким образом, удлинение пружины составляет примерно 9.81 см.