The solution before revision #17741 of , by astrosander. This is not the current version.

Условие

2.3.44. Нерастянутый резиновый шнур длины своими концами прикреплен к стенкам. К середине шнура прицепили груз массы , который затем без толчка отпустили. При возникших колебаниях наибольшее расстояние, на которое опускается груз, равно . Какова жесткость этого шнура?

К задаче MJX0MJX2.3.44MJX1MJX
К задаче $2.3.44$

Решение

Так как груз прикреплён к середине шнура, и растягиваются *две половины* шнура, каждая из которых действует независимо, то их индивидуальная жёсткость обозначим как . Тогда общая эквивалентная жёсткость системы:

Применим закон сохранения энергии: потенциальная энергия груза при максимальном опускании равна потенциальной энергии упругости обеих половин шнура:

Подставляя , получаем:

Теперь выразим — удлинение каждой половины шнура — через и . Рассмотрим прямоугольный треугольник: гипотенуза — натянутый шнур , катеты — и :

Раскроем скобки:

Это квадратное уравнение относительно :

Решим его:

Стоит учесть две вещи:

  1. Резиновый шнур не сжимается.
  2. Расстояние не может быть отрицательным.

Из этих двух определений, мы приходим к выводу, что правильным ответом явялется ответ со знаком плюс перед дискриминантом:

Подставим это в выражение жесткости:

Ответ