Сила Упругости — Задание 2 ЕГЭ по физике №00025249

На рисунке видно: кубик $M$ стоит между двумя пружинами. Левая пружина жёсткостью $k_{1}$ одним концом закреплена на стене, а другим — на кубике. Правая пружина жёсткостью $k_{2}$ одним концом прикреплена к кубику, а к её свободному правому концу приложена сила $\vec{F}$, направленная вправо. Опора без трения, вся система покоится.

Пружины невесомые — это значит, что сила упругости в любой точке такой пружины одна и та же: сколько тянут за один её конец, столько же передаётся и на другой. Поэтому сила $F$, приложенная к свободному концу второй пружины, равна силе упругости самой этой пружины: $F=F_{упр2}$.

Силу упругости растянутой пружины даёт закон Гука: $F_{упр}=kx$, где $x$ — удлинение. Для второй пружины удлинение известно — $x_{2}=2$ см $=0{,}02$ м, а жёсткость $k_{2}=800\ \text{Н/м}$.

Тогда $F=k_{2}x_{2}=800\cdot0{,}02=16$ Н.

Масса кубика и жёсткость первой пружины $k_{1}$ для этого вычисления не понадобились — это данные-довесок, по которым можно было бы, например, найти удлинение первой пружины (сила в ней та же — $16$ Н, ведь кубик в равновесии), но саму силу $F$ они не меняют: она целиком определяется тем, что происходит на конце второй пружины.

Проверка: $16$ Н — разумная сила, чтобы растянуть пружину жёсткостью $800$ Н/м на $2$ см, всё сходится.