Давайте разберёмся с задачей поэтапно.
Дано:
- Исходный отрезок проволоки с сопротивлением \( r_1 \) и длиной \( l_1 \).
- После механической обработки получен отрезок с длиной \( l_2 = 2l_1 \) и сопротивлением \( r_2 \).
- Поперечное сечение после обработки — постоянное (то есть однородное).
Нам нужно найти отношение \( \frac{r_2}{r_1} \).
Шаг 1. Связь сопротивления с геометрическими размерами
Сопротивление проводника определяется формулой: \[ R = \rho \frac{l}{S} \] где:
- \( R \) — сопротивление,
- \( \rho \) — удельное сопротивление материала (для исходного и конечного участка одинаковое),
- \( l \) — длина проводника,
- \( S \) — площадь поперечного сечения.
Поскольку материал не изменился, \( \rho \) одинаковое для обоих участков.
Шаг 2. Сопротивление исходного отрезка
\[ r_1 = \rho \frac{l_1}{S_1} \]
Обозначим:
- \( S_1 \) — исходная площадь поперечного сечения.
Шаг 3. Сопротивление обработанного отрезка
После обработки, у нас есть тот же материал, но с постоянным поперечным сечением \( S_2 \).
\[ r_2 = \rho \frac{l_2}{S_2} \]
Также известно, что длина после обработки:
\[ l_2 = 2 l_1 \]
Шаг 4. Связь между сечениями \( S_1 \) и \( S_2 \)
Т.к. при механической обработке площадь поперечного сечения может измениться, нужно учесть, как об этом скажется сопротивление.
Предположим, что весь материал остаётся, и его объем не меняется:
\[ V = S_1 \times l_1 = S_2 \times l_2 \]
отсюда:
\[ S_2 = \frac{S_1 \times l_1}{l_2} \]
Подставим \( l_2 = 2 l_1 \):
\[ S_2 = \frac{S_1 \times l_1}{2 l_1} = \frac{S_1}{2} \]
Таким образом, после обработки сечение удвоилось (площадь поперечного сечения увеличилась в 2 раза, если объем не меняется).
Шаг 5. Выразим \( r_2 \)
Подставим \( S_2 \):
\[ r_2 = \rho \frac{l_2}{S_2} = \rho \frac{2 l_1}{S_1 / 2} = \rho \frac{2 l_1 \times 2}{S_1} = \rho \frac{4 l_1}{S_1} \]
Теперь вспомним, что:
\[ r_1 = \rho \frac{l_1}{S_1} \]
Поэтому:
\[ r_2 = 4 \times \left( \rho \frac{l_1}{S_1} \right) = 4 r_1 \]
Ответ:
\[ \boxed{ \frac{r_2}{r_1} = 4 } \]
То есть сопротивление нового отрезка в 4 раза больше исходного.