2019-10-05
Пружина с упругой постоянной $k$ растянута под действием постоянной силы $F$ и находится в равновесии. Считая растяжение по-прежнему пропорциональным силе, показать, что при смещениях относительно нового положения равновесия упругая постоянная та же.
Решение:
Пусть к пружине приложена сила $F_{0}$. Величина растяжения пружины $x_{0}$ определяется из условия $kx_{0} = F_{0}$.
Растянем теперь пружину на величину $x$ относительно нового положения равновесия. Сила, приложенная к пружине, равна теперь $k(x + x_{0}) = kx_{0} + kx = F_{0} + kx$. Видно, что добавочная сила, растягивающая пружину на расстояние $x$ из нового положения равновесия, такая же, как если бы пружина растягивалась на $x$ из ненапряженного состояния. Отсюда следует, что жесткость пружины осталась неизменной.