Когда тело подвешено на пружине, на него действует две основные силы:
1) Сила тяжести (Fg) направлена вниз, это сила притяжения Земли к телу. Мы можем изобразить ее стрелкой, направленной к центру Земли (вниз).
2) Сила упругости (Fe) вроде действует на тело, и это сила, которая возникает, когда пружина растягивается или сжимается. Направление силы упругости всегда направлено в сторону равновесия (центра пружины). То есть, если мы натянем пружину или сожмем ее, пружина будет стремиться вернуться в исходное положение. Следовательно, сила упругости направлена в сторону пружины.
Стоит отметить, что в системе координат (например, на рисунке) обычно направление вверх назначается как положительное направление (+), а вниз - как отрицательное направление (-). Это сделано для удобства анализа и вычислений.
Таким образом, на рисунке мы можем изобразить силы следующим образом:
Fg (вниз, -)
------
|
| |
|_|
^
| правильный направление
| движения
(буква "F" обозначает силу, "g" - tяжество)
Fe (вверх, +)
------
|
| |
|_|
^
| правильный направление
| движения
(буква "F" обозначает силу, "e" - упругость)
Центр пружины и точка подвешивания тела связаны между собой, поэтому силы тяжести и упругости равны по модулю, но противоположны по направлениям.
Этот тип задачи еще можно решить с использованием закона Гука. Закон Гука гласит, что сила упругости Fe пропорциональна удлинению или сжатию пружины (x) и зависит от жесткости пружины (k) по формуле Fe = -kx, где знак "-" означает, что сила упругости направлена в противоположную сторону от смещения.
Таким образом, силы на тело, подвешенное на пружине, будут выглядеть так:
Fg (вниз, -)
------
|
| |
|_|
^
| правильный направление
| движения
(буква "F" обозначает силу, "g" - tяжество)
Fe (вверх, +) = -kx
------
|
| |
|_|
^
| правильный направление
| движения
(буква "F" обозначает силу, "e" - упругость, "k" - жесткость пружины, "x" - смещение или удлинение пружины)
Это некоторые из способов решения таких задач сил. Обратите внимание, что реальная система может иметь и другие факторы, которые должны быть учтены при анализе, но для общего понимания этих двух сил должно быть достаточно.
