Разберём задачу так, чтобы было понятно даже на примере средней школы.
Дано:
- два абсолютно упругие пружины, каждая поддерживает свой груз;
- груз к первой пружине массой m1 = 500 г = 0.5 кг, груз ко второй пружине массой m2 = 200 г = 0.2 кг;
- удлинения обеих пружин оказались равны: x1 = x2 = x.
Пусть k1 и k2 — жесткости первой и второй пружин. По закону Хука F = k x:
Сила, приходящаяся на каждую пружину, равна весу соответствующего груза:
Так как удлинения равны (x одинаковы), можно поделить:
k1 x / (k2 x) = F1 / F2 = (m1 g) / (m2 g)
Следовательно,
k1 / k2 = m1 / m2.
Подставим массы:
m1 / m2 = 0.5 / 0.2 = 2.5.
Итак, k1 / k2 = 2.5, значит первая пружина жёстче второй в 2.5 раза:
k1 = 2.5 · k2.
Ответ: первая пружина жестче во 2.5 раза. Так как удлинения равны, каждая пружина растянута на одинаковое расстояние x (пример можно проверить числом: если взять, например, k2 = 100 Н/м, то k1 = 250 Н/м и x ≈ F2/k2 = (0.2·9.81)/100 ≈ 0.0196 м, что равно x1 = F1/k1 = (0.5·9.81)/250 ≈ 0.0196 м).