2017-11-26
В комнате высотой $H$ к потолку одним концом прикреплена лёгкая пружина жёсткости $k$, имеющая свободную длину $l_{0} ( l_{0} < H)$ (см. рис.). На полу под пружиной размещают брусок высотой $x$ с площадью основания $S$, изготовленный из материала плотностью $\rho$. Построить график зависимости давления бруска на пол от высоты бруска.
Решение:
Если $x < H - l_{0}$, то пружина не касается бруска. В этом случае давление определяется формулой: $p = \rho gx$. Если $x > H - l_{0}$, пружина будет сжиматься и давить на брусок. Величина сжатия равна $(l_{0} + x - H)$, действующая сила по закону Гука $F = k(l_{0} + x - H)$. Полное давление во втором случае равно $p = \rho gz + F/S = x( \rho g + k/S) + k(l_{0} - H)/S$.
Ответ. График зависимости давления от высоты бруска $x$ показан на рисунке.