Однородный стержень длиной L=30см подвешен за два конца к вертикальным пружинам одинаковой длины. При подвешивании груза массой m=3кг на расстоянии d=5см от правой пружины стержень занимает горизонтальное положение, а удлинения обеих пружин становятся равными. Известно, что жесткость правой пружины в 2 раза больше левой. Найдите массу стержня M.
Решение
Обоснование.
Используем инерциальную систему отсчета. Стержень — абсолютно твердое тело. Условия равновесия: ∑Fy=0 и ∑M=0. Удлинения пружин одинаковы (x1=x2=x).
Соотношение сил упругости: F1=kx,F2=2kx Уравнение моментов относительно центра стержня: F12L+mg(2L−d)=F22Lkx⋅15+3g⋅10=2kx⋅15kx=1530g=2g Уравнение моментов относительно правой пружины: F1L=Mg2L+mgd2g⋅30=Mg⋅15+3g⋅560=15M+15 Решение для массы стержня: 15M=45⟹M=3кг Ответ: M=3кг.