Для решения этой задачи нужно использовать закон Гука, который гласит, что сила, действующая на пружину, прямо пропорциональна её удлинению (если не превышен предел упругости). Формула закона Гука записывается следующим образом:
[ F = k \cdot x ]
где ( F ) — сила, действующая на пружину, ( k ) — коэффициент жёсткости пружины, и ( x ) — удлинение пружины.
Сначала определим коэффициент жёсткости пружины ( k ). Для этого используем начальные данные:
- Масса груза: ( m = 500 ) г = 0.5 кг.
- Ускорение свободного падения: ( g \approx 9.81 ) м/с².
- Удлинение пружины: ( x_1 = 4 ) мм = 0.004 м.
Сила, действующая на пружину от груза массой 500 г:
[ F_1 = m \cdot g = 0.5 \cdot 9.81 = 4.905 \, \text{Н} ]
Теперь подставим известные значения в закон Гука для определения коэффициента жёсткости ( k ):
[ k = \frac{F_1}{x_1} = \frac{4.905}{0.004} = 1226.25 \, \text{Н/м} ]
Теперь рассчитаем удлинение пружины ( x_2 ) под действием груза весом 10 Н. Используя тот же закон Гука, подставим известные значения:
[ F_2 = 10 \, \text{Н} ]
[ x_2 = \frac{F_2}{k} = \frac{10}{1226.25} \approx 0.00815 \, \text{м} ]
Таким образом, под действием груза весом 10 Н пружина растянется на:
[ x_2 \approx 0.00815 \, \text{м} = 8.15 \, \text{мм} ]
Ответ: под действием груза весом 10 Н пружина растянется на приблизительно 8.15 мм.