2.1.14. Тела массы $m_1$ и $m_2$ соединены пружиной жесткости $k$. На тело массы $m_2$ действует постоянная сила $F$, направленная вдоль пружины к телу массы $m_1$. Найдите, на сколько сжата пружина, если никаких других внешних сил нет, а колебания уже прекратились. Каким будет ускорение тел сразу же после прекращения действия силы $F$?
Решение
Силы действующие на систему Силы действующие на систему
Когда колебания уже прекратились, шарики движутся с одинаковым ускорением $a$.
Запишем второй закон Ньютона $$\left\{\begin{matrix} m_1a_1 = -k\Delta x \\ m_2a_2 = -F + k\Delta x \end{matrix}\right.$$ Сократим на $a$$$\frac{m_1}{m_2} = \frac{-k\Delta x}{-F + k\Delta x}$$ Выражаем $\Delta x$$$\boxed{\Delta x = \frac{F}{k} \frac{m_1}{m_1+m_2}}$$ Сразу после прекращения действия силы на тела будет действовать сила упругости $k \Delta x$, которая и будет вызывать ускорение $$\left\{\begin{matrix} m_1a_1 = -k\Delta x \\ m_2a_2 = k\Delta x \end{matrix}\right.$$ Откуда выражаем $a_1$$$\boxed{a_1 = -\frac{F}{m_{2}+m_{1}}}$$ И аналогично $a_2$$$\boxed{a_1 = \frac{Fm_{1}}{m_{2}(m_{1}+m_{2})}}$$
