. В начальный момент времени пружина жёсткостью 300 Н/м была растянута на ∆ x1 = 8 см от положения равновесия. В начальный момент времени пружина жёсткостью 300 Н/м была растянута на ∆ x1 = 8 см от положения равновесия. Какую работу совершила сила упругости, если растяжение пружины стало составлять ∆ x2 = 2 см?
Для решения этой задачи нам необходимо найти работу, совершенную силой упругости в процессе уменьшения растяжения пружины с ∆x1 = 8 см до ∆x2 = 2 см.
Работа силы упругости равна интегралу от силы упругости по перемещению точки приложения силы: W=∫x1x2Fdx W = \int_{{x_1}}^{{x_2}} F dx W=∫x1x2Fdx
Где F - сила упругости, равная F=−kx F = -kx F=−kx, где k - жёсткость пружины, x - удлинение пружины от положения равновесия.
Подставляя выражение для F в интеграл, получаем: W=∫x1x2−kxdx W = \int_{{x_1}}^{{x_2}} -kx dx W=∫x1x2−kxdx
Так как k = 300 Н/м, x1 = 0.08 м и x2 = 0.02 м: W=∫<em>0.080.02−300xdx W = \int<em>{{0.08}}^{{0.02}} -300x dx W=∫<em>0.080.02−300xdxW=−150x2∣</em>0.080.02 W = -150x^2 |</em>{{0.08}}^{{0.02}} W=−150x2∣</em>0.080.02W=−150<em>(0.02)2+150</em>(0.08)2 W = -150<em>(0.02)^2 + 150</em>(0.08)^2 W=−150<em>(0.02)2+150</em>(0.08)2W=−150<em>(0.0004)+150</em>(0.0064) W = -150<em>(0.0004) + 150</em>(0.0064) W=−150<em>(0.0004)+150</em>(0.0064)W=−0.06+0.96 W = -0.06 + 0.96 W=−0.06+0.96W=0.9J W = 0.9 J W=0.9J
Таким образом, сила упругости совершила работу 0.9 Дж при уменьшении растяжения пружины с 8 см до 2 см.
Для решения этой задачи нам необходимо найти работу, совершенную силой упругости в процессе уменьшения растяжения пружины с ∆x1 = 8 см до ∆x2 = 2 см.
Работа силы упругости равна интегралу от силы упругости по перемещению точки приложения силы:
W=∫x1x2Fdx W = \int_{{x_1}}^{{x_2}} F dx W=∫x1 x2 Fdx
Где F - сила упругости, равная F=−kx F = -kx F=−kx, где k - жёсткость пружины, x - удлинение пружины от положения равновесия.
Подставляя выражение для F в интеграл, получаем:
W=∫x1x2−kxdx W = \int_{{x_1}}^{{x_2}} -kx dx W=∫x1 x2 −kxdx
Так как k = 300 Н/м, x1 = 0.08 м и x2 = 0.02 м:
W=∫<em>0.080.02−300xdx W = \int<em>{{0.08}}^{{0.02}} -300x dx W=∫<em>0.080.02−300xdx W=−150x2∣</em>0.080.02 W = -150x^2 |</em>{{0.08}}^{{0.02}} W=−150x2∣</em>0.080.02 W=−150<em>(0.02)2+150</em>(0.08)2 W = -150<em>(0.02)^2 + 150</em>(0.08)^2 W=−150<em>(0.02)2+150</em>(0.08)2 W=−150<em>(0.0004)+150</em>(0.0064) W = -150<em>(0.0004) + 150</em>(0.0064) W=−150<em>(0.0004)+150</em>(0.0064) W=−0.06+0.96 W = -0.06 + 0.96 W=−0.06+0.96 W=0.9J W = 0.9 J W=0.9J
Таким образом, сила упругости совершила работу 0.9 Дж при уменьшении растяжения пружины с 8 см до 2 см.