2018-11-01
С помощью С-образной скобы между двумя одинаковыми вертикальными пружинами зажат кубик с длиной ребра $a = 10 см$ (см. рис.). Сохраняя вертикальность пружин, скобу опускают в широкий сосуд с водой. Оказалось, что, считая от момента касания кубиком воды до его полного погружения в воду, сама скоба переместилась на $h = 15 см$ по вертикали. Найдите коэффициент $k$ жесткости одной пружины. Считать вес 1 кг равным 10 Н, собственным объемом пружин пренебречь.
Решение:
Согласно условию задачи, при погружении кубика его смещение относительно скобы составило $\Delta X = h - a = 15 - 10 = 5 см$. На столько же изменила свою деформацию и каждая из пружин: одна увеличила, а другая уменьшила.
Это означает, что равнодействующая сил упругости, действующих на погруженный кубик, изменилась на $2k \Delta X$. Отличием между не погруженным и погруженным в воду кубиком является то, что в последнем случае на него действует выталкивающая сила, равная весу $a^{3} = 10^{3} см^{3}$ воды, т.е., с хорошей точностью, $F = 10 Н$.
Таким образом , $F = 2k \Delta X$, т.е. $k = \frac{F}{2 \Delta X} = \frac{10}{0,1} = 100 Н/м$.