Дано:
m=0,2 кг.
F=1 Н.
V=0,5 м/с.
k=?
________
Решение:
Согласно второму закону Ньютона:
![F1-F2=m*a;\\ F1-F2=m*a;\\](https://tex.z-dn.net/?f=F1-F2%3Dm%2Aa%3B%5C%5C)
Где F1 - максимальная сила (1 Н).
F2 - сила тяжести, равная ![F2=m*g;\\ F2=m*g;\\](https://tex.z-dn.net/?f=F2%3Dm%2Ag%3B%5C%5C)
a - центростремительное ускорение.
Найдем ускорение:
![a=\frac{F1-F2}{m};\\ a=\frac{F1-F2}{m};\\](https://tex.z-dn.net/?f=a%3D%5Cfrac%7BF1-F2%7D%7Bm%7D%3B%5C%5C)
a=(1-2)/0,2=-5 м/с. Ускорение отрицательно, т.к. колебания затухающие, то есть в конечном счете маятник перестанет колебаться. В дальнейшем мы берем ускорение по модулю положительным.
Теперь запишем формулу для центростремительного ускорения, и найдем R (радиус - длину веревки).
![a=\frac{V^2}{R};\\ a*R=V^2;\\ R=\frac{V^2}{a};\\ a=\frac{V^2}{R};\\ a*R=V^2;\\ R=\frac{V^2}{a};\\](https://tex.z-dn.net/?f=a%3D%5Cfrac%7BV%5E2%7D%7BR%7D%3B%5C%5C+a%2AR%3DV%5E2%3B%5C%5C+R%3D%5Cfrac%7BV%5E2%7D%7Ba%7D%3B%5C%5C)
R=0,25/5=0,05 м.
Теперь найдем k (жесткость пружины), приравняв энергии:
Считаем:
k=(0,2*0,25)/0,005^2=20 Н/м.
Ответ: k=20 Н/м.