Номер 10.5, страница 32 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 10. Взаимодействие тел. Масса тел. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 10.5, страница 32.

10.5° [198°] Что произойдёт с подвешенной на нитях пружиной, если спичкой пережечь нить AB, которая сейчас стягивает (сжимает) эту пружину (рис. II-25)?

Рис. II-25

10.5° [198°]

Решение

В начальном состоянии пружина сжата горизонтальной нитью AB. Это означает, что в пружине запасена потенциальная энергия упругой деформации. Сила упругости, возникающая в пружине и стремящаяся её распрямить, уравновешена силой натяжения нити AB. Вся система удерживается в равновесии двумя подвесными нитями, которые компенсируют силу тяжести, действующую на пружину.

Когда нить AB пережигают, сила натяжения, сжимающая пружину, мгновенно исчезает. Сила упругости, действующая на концы пружины, становится неуравновешенной.

Под действием этой силы пружина начнет быстро распрямляться. Её концы A и B придут в движение, двигаясь в стороны друг от друга. Запасённая в пружине потенциальная энергия упругой деформации перейдет в кинетическую энергию движущихся частей пружины. Так как пружина подвешена на нитях, её концы будут двигаться по дугам окружностей, что приведёт к сложному колебательному движению всей системы: пружина будет не только расширяться и сжиматься по горизонтали, но и вся система будет качаться как маятник.

Из-за сил сопротивления (трение в точках подвеса, сопротивление воздуха) эти колебания со временем затухнут, и система придет в новое состояние равновесия. В этом состоянии пружина будет свободно висеть на двух нитях, которые будут расположены ближе к вертикали, чем в начальном состоянии. Под действием собственного веса пружина будет немного растянута.

Ответ: После пережигания нити AB пружина резко распрямится, так как исчезнет сила, её сжимающая. Запасенная в ней потенциальная энергия упругой деформации перейдет в кинетическую энергию. Пружина придет в колебательное движение, которое со временем затухнет. В итоге пружина будет свободно висеть на поддерживающих нитях, находясь в слабо растянутом (под действием собственного веса) состоянии.