Для определения нормального напряжения на среднем участке стержня используем закон статического равновесия. Средний участок имеет площадь сечения \(3S\) и на него действует сила \(P\).
Нормальное напряжение \(\sigma\) рассчитывается по формуле:
\[ \sigma = \frac{F}{A} \]
где \(F\) — сила на среднем участке, \(A\) — площадь поперечного сечения.
На данном участке действует сила равная разнице между силами, приложенными к правому концу \((3P)\) и к левому концу (равнодействующей всех сил слева от этого участка).
Рассмотрим распределение внешних сил:
- На левом участке: \(4P\) с одной стороны и \(3P\) с другой.
- На среднем участке действует равнодействующая \(P\), так как \(3P\) со стороны правого участка и \(P\) от \((2S)\).
Таким образом, сила \(P\) действует влево на \(3S\), что и дает следующее напряжение:
\[ \sigma = \frac{P}{3S} \]
Нормальное напряжение будет \( \frac{P}{3S} \).
На приведенные варианты ответа это не похоже, возможно правильные ответы должны быть скорректированы, чтобы включать значение \(\frac{P}{3S}\).