Дано:
- масса бруска ( t = 1,\text{кг} ),
- жёсткость пружины ( k = 100,\text{Н/м} ),
- растяжение пружины ( x = 2,\text{см} = 0,02,\text{м} ),
- ускорение свободного падения ( g = 10,\text{м/с}^2 ).
Задача:
Найти силу, с которой брусок давит на опору.
Шаг 1. Определим силу, создаваемую пружиной.
Сила пружины по модулю равна [ F_{spring} = k \times x ]
Подставляем значения:
[
F_{spring} = 100,\text{Н/м} \times 0,02,\text{м} = 2,\text{Н}
]
Это сила, с которой пружина действует на брусок.
Шаг 2. Составляем общую силовую схему.
Брусок не отрывается от опоры, значит, сила реакции опоры ( N ) действует вверх, а вниз — сила тяжести ( mg ) и сила пружины, которая прикреплена сверху.
Но важный момент: брусок прикреплён к пружине сверху, а сверху — опора, а снизу — свободная поверхность или опора. Так как брусок лежит на горизонтальной опоре, и на него действует пружина сверху, то:
В результате растяжения пружины возникает сила, которая действует вниз на брусок (поскольку пружина растягивается, её сила пытается вернуться в исходное состояние, тянет брусок вниз).
Поэтому, сила, которую брусок давит на опору, складывается из веса и силы пружины.
Обратите внимание: Условие говорит, что брусок не отрывается от опоры, то есть он всё время в контакте, и сила реакции опоры ( N ) компенсирует все вертикальные силы, действующие сверху.
Аккуратнее, так как пружина прикреплена сверху к бруску, она тянет его вниз (с её силой ( F_{spring} = 2, \text{Н} )). Поскольку брусок не отрывается, сила реакции опоры и силы, приложенные сверху, должны уравновешивать вес и силу пружины.
Шаг 3. Расчёт силы давления на опору.
Сила тяжести: ( mg = 1,\text{кг} \times 10,\text{м/с}^2 = 10,\text{Н} ).
Сила пружины тянет брусок вниз со значением 2 Н.
Обозначим силу, с которой брусок давит на опору, как ( F ).
Поскольку брусок не отрывается, сумма сил, действующих в вертикальном направлении, равна нулю:
[
N = mg + F_{spring} = 10,\text{Н} + 2,\text{Н} = 12,\text{Н}
]
Ответ:
[
\boxed{12,\text{Н}}
]
Значит, брусок давит на опору с силой approximately 12 Н.
Округление: 12 Н (целое число).