2018-11-04
Имеется две разные пружины, блок и нерастяжимые нити, соединенные так, как показано на рисунке. К свободному концу пружины с жесткостью $3k$ прикладывают силу и медленно ее увеличивают. Какого значения достигнет эта сила, когда точка ее приложения сместится на расстояние $L$? Блок поворачивается вокруг своей оси без трения.
Решение:
При медленном увеличении силы до искомого значения $F$ пружина с жесткостью $3k$ растянется на $F/3k$. Из условия медленности движения блока следует, что натяжение охватывающей его нити составляет $F/2$. Значит, растяжение менее жесткой пружины равно $F/2k$. Смещение оси блока в результате такого растяжения с одной стороны блока составляет $F/4k$.
По условию, полное смещение правого конца пружины жесткостью $3k$ составляет $L = F/3k + F/4k$. Таким образом, $F = 12kL/7$.