Чтобы найти жесткость пружины, можно воспользоваться законом Гука. Этот закон описывает, как сила, приложенная к пружине, связана с ее растяжением или сжатием. Формула закона Гука выглядит следующим образом:
[ F = k \cdot x ]
где:
- ( F ) — сила, приложенная к пружине (в ньютонах, Н),
- ( k ) — жесткость пружины (в ньютонах на метр, Н/м),
- ( x ) — изменение длины пружины (в метрах, м).
В данном случае, сила ( F ), действующая на пружину, обусловлена весом груза массой 2 кг. Вес груза можно рассчитать по формуле:
[ F = m \cdot g ]
где:
- ( m ) — масса груза (в килограммах, кг),
- ( g ) — ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с² на поверхности Земли).
Подставим значения в формулу:
[ F = 2 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}² = 19.62 \, \text{Н} ]
Теперь мы знаем, что пружина растянулась на 5 см, что равно 0.05 метра. Подставим значения в уравнение закона Гука, чтобы найти жесткость пружины ( k ):
[ 19.62 \, \text{Н} = k \cdot 0.05 \, \text{м} ]
Решим уравнение для ( k ):
[ k = \frac{19.62 \, \text{Н}}{0.05 \, \text{м}} = 392.4 \, \text{Н/м} ]
Таким образом, жесткость пружины составляет 392.4 Н/м.