Номер 3, страница 43 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

IV. Силы вокруг нас. Считаем и сравниваем - номер 3, страница 43.

Условие.

3. На рисунке приведены графики зависимости силы упругости от деформации двух пружин. Какую из пружин надо растянуть сильнее, чтобы значения сил упругости пружин были одинаковыми? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Чтобы значения сил упругости пружин были одинаковыми, необходимо сильнее растянуть пружину 2.

Обоснование:

Связь между силой упругости $F_{упр}$, возникающей в пружине, и ее деформацией (удлинением) $\text{x}$ описывается законом Гука: $F_{упр} = kx$, где $\text{k}$ — это коэффициент жесткости пружины.

На представленном графике зависимости $F_{упр}$ от $\text{x}$ коэффициент жесткости $\text{k}$ определяет наклон прямой. Чем больше угол наклона графика к оси $\text{x}$, тем больше коэффициент жесткости.

Видно, что график 1 (синяя линия) является более крутым, чем график 2 (красная линия). Это означает, что коэффициент жесткости первой пружины больше коэффициента жесткости второй пружины: $k_1 > k_2$. Таким образом, пружина 1 более жесткая, а пружина 2 — более мягкая.

Чтобы сравнить деформации пружин при одинаковой силе упругости, выберем на оси $F_{упр}$ произвольное значение, например, $F_{упр} = 10$ Н. Проведем из этой точки горизонтальную линию до пересечения с обоими графиками.

• Для пружины 1 (график 1) сила в $10$ Н достигается при деформации $x_1 = 1$ см.

• Для пружины 2 (график 2) та же сила в $10$ Н достигается при деформации $x_2 = 2$ см.

Так как $x_2 > x_1$ ($\text{2}$ см > $\text{1}$ см), то для достижения одинаковой силы упругости пружину 2 необходимо растянуть сильнее.

Ответ: Чтобы силы упругости пружин были одинаковыми, надо сильнее растянуть пружину 2. Это объясняется тем, что пружина 2 имеет меньший коэффициент жесткости (является менее жесткой), поэтому для создания такой же силы упругости, как и у более жесткой пружины 1, требуется большее удлинение.