Для решения этой задачи используем закон Гука, который гласит, что сила, действующая на пружину, пропорциональна её удлинению. Формула имеет вид:
\[ F = k \cdot x, \]
где:
- \( F \) - сила, приложенная к пружине (в ньютонах),
- \( k \) - жёсткость пружины (в Н/м),
- \( x \) - удлинение пружины (в м).
В данном случае:
- \( k = 500 \, \text{Н/м} \),
- начальная длина пружины \( l_0 = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} \),
- конечная длина пружины \( l_f = 10 \, \text{см} + 14 \, \text{см} = 24 \, \text{см} = 0.24 \, \text{м} \),
- удлинение пружины \( x = l_f - l_0 = 0.24 \, \text{м} - 0.1 \, \text{м} = 0.14 \, \text{м} \).
Теперь подставим значения в формулу для силы:
\[ F = 500 \, \text{Н/м} \cdot 0.14 \, \text{м} = 70 \, \text{Н}. \]
Эта сила равна весу груза, который подвешен на пружине. Вес выражается через массу \( m \) и ускорение свободного падения \( g \):
\[ F = m \cdot g, \]
где \( g \approx 9.81 \, \text{м/с}^2 \).
Теперь можем найти массу груза:
\[ m = \frac{F}{g} = \frac{70 \, \text{Н}}{9.81 \, \text{м/с}^2} \approx 7.13 \, \text{кг}. \]
Таким образом, масса груза составляет примерно 7.13 кг.