Для решения задачи следуем установленному порядку оформления.
Дано:
- Масса груза ( m = 2 ) кг
- Жёсткость пружины ( k = 520 ) Н/м
- Ускорение лифта ( a = 3 ) м/с² (вверх)
- Ускорение свободного падения ( g = 10 ) м/с²
- Длина пружины в состоянии равновесия ( L = 0.26 ) м
Необходимо найти:
- Длину пружины в нерастянутом состоянии ( L_0 ).
Решение:
При движении лифта с ускорением, на груз действуют следующие силы:
- Сила тяжести ( F_g = m \cdot g = 2 , \text{кг} \cdot 10 , \text{м/с}^2 = 20 , \text{Н} )
- Динамическая сила при ускорении ( F_a = m \cdot a = 2 , \text{кг} \cdot 3 , \text{м/с}^2 = 6 , \text{Н} )
Общая сила, действующая вниз на груз:
[ F_\text{down} = F_g - F_a = 20 , \text{Н} - 6 , \text{Н} = 14 , \text{Н} ]
Эта сила равна силе упругости пружины:
[ F_k = k \cdot x ]
где ( x ) — удлинение пружины.
Сила упругости равна ( 14 ) Н:
[ 14 , \text{Н} = 520 , \text{Н/м} \cdot x ]
Решив это уравнение относительно ( x ):
[ x = \frac{14 , \text{Н}}{520 , \text{Н/м}} \approx 0.0269 , \text{м} ]
Теперь нам нужно найти длину пружины в нерастянутом (естественном) состоянии:
[ L_0 = L - x = 0.26 , \text{м} - 0.0269 , \text{м} ]
Подсчёт:
[ L_0 \approx 0.26 , \text{м} - 0.0269 , \text{м} \approx 0.2331 , \text{м} ]
Ответ:
Длина пружины в нерастянутом состоянии ( L_0 \approx 0.2331 ) м.