Замена эквивалентных пружин
После небольшого перерыва в постах из за небольших проблем с учебой и олимпиады физтех они возвращаются. Думаю все с 7го класса знают формулы последовательного и параллельного соединения пружин. Так как сила упругости F = ES dl/l (где Е - модуль Юнга, характеристика материала) , то при параллельном подсоединении у нас увеличивается эффективная площадь (таким образом k=F/dl складываются), а при последовательно эффективная длинна (тогда складываются обратные жесткости). Но что делать когда пружины подключены более сложным образом, например их концы соеденены в одной точке P, и могут двигаться относительно земли, а другие концы закреплены в двух точках пространства В и С, а коэффициенты упругости отличаются в 3 раза (наверное тут лучше посмотреть на картинку ниже) (и для простоты расчетов пока будем считать что длина нанапряженной пружины равна 0). Очевидно что в таком случае суммарная сила будет направлена куда то посередине, но куда именно? Проще всего понять это используя вектора. Вектор силы упругости сонаправлен с направленим вектора PB (вектор пружины), умноженным на к_1, проделав аналогичные рассуждения для второй пружины, и сложив их правилу паралелограмма, получим что суммарная сила все время смотрит в одну точку, которая делит ВС в отношении k_1/k_2 = 1/3, а эквивалентный коэффицент жесткости равен сумме k_1 + k_2 = 4k, как при простом параллельном соединении.
Зная этот факт вы сможете легко решить задачу (ее фото ниже), которую предстояло решить 11-и классникам на всеросе 2021. Дополнительно можете подумать про случай когда у пружин есть длина в ненатянутом состоянии.
Post #118
1.31K