Чтобы найти работу, совершенную при растяжении пружины, можно воспользоваться формулой:
[ W = \frac{1}{2} k x^2 ]
где:
- ( W ) — работа, совершенная над пружиной (в джоулях);
- ( k ) — жёсткость пружины (в Н/м);
- ( x ) — удлинение пружины (в метрах).
Сначала необходимо определить силу тяжести, действующую на груз. Она вычисляется по формуле:
[ F = m \cdot g ]
где:
- ( m ) — масса груза (в килограммах);
- ( g ) — ускорение свободного падения (примерно ( 9.81 , \text{м/с}^2 )).
Для груза массой 500 г (или 0.5 кг):
[ F = 0.5 , \text{кг} \cdot 9.81 , \text{м/с}^2 = 4.905 , \text{Н} ]
Теперь, зная силу, можем найти удлинение пружины ( x ) с помощью закона Гука:
[ F = k \cdot x ]
Отсюда выразим ( x ):
[ x = \frac{F}{k} = \frac{4.905}{100} = 0.04905 , \text{м} ]
Теперь подставляем ( x ) в формулу для работы:
[ W = \frac{1}{2} \cdot 100 \cdot (0.04905)^2 ]
[ W = \frac{1}{2} \cdot 100 \cdot 0.00241 ]
[ W = 0.1205 , \text{Дж} ]
Таким образом, работа, совершенная при растяжении пружины, составляет приблизительно ( 0.1205 , \text{Дж} ).