Решение
Каждый из грузов действует на стержень с силой, равной своему весу $mg$ . Рассмотрим распределение нагрузки по участкам:
Участок 1 (0-0,25 м): $F_1 = 3mg = 58800$ Н
Участок 2 (0,25-0,5 м): $F_2 = 2mg = 39200$ Н
Участок 3 (0,5-0,75 м): $F_3 = 1mg = 19600$ Н
Определим удлинение каждого участка:$$\Delta L = \frac{F L}{E S}$$ м $$\Delta L_1 = \frac{58800 \cdot 0,25}{2 \times 10^{11} \cdot 5 \times 10^{-5}} \approx1,5 \times 10^{-3}\ \text{м}$$ м $$\Delta L_2 = \frac{39200 \cdot 0,25}{10^7} \approx 1 \times 10^{-3}\ \text{м}$$ м $$\Delta L_3 = \frac{19600 \cdot 0,25}{10^7} \approx 0,5 \times 10^{-3}\ \text{м}$$
Полное удлинение стержня:Х м м $$\Delta Х = \Delta L_1 + \Delta L_2 + \Delta L_3 \approx 3\ \text{мм}$$ Найдем характерные точки для графика смещения:
При $l = 0$ м: $0$ м
При $l = 0,25$ м: $\Delta L_1 \approx 1,5$ мм
При $l = 0,5$ м: $\Delta L_1 + \Delta L_2 \approx 2,5$ мм
При $l = 0,75$ м: Х м м $\Delta Х \approx 3\ \text{мм}$
Таким образом, этот график представляет собой ломаную линию из трёх прямолинейных отрезков (его изображение в ответе).
Определим относительное удлинение каждого участка:$$\varepsilon = \frac{\Delta L}{L}$$
На участке 1: $\varepsilon_1 = \frac{\Delta L_1}{L_1} \approx 6 \times 10^{-3}$
На участке 2: $\varepsilon_2 = \frac{\Delta L_2}{L_2} \approx 4 \times 10^{-3}$
На участке 3: $\varepsilon_3 = \frac{\Delta L_3}{L_3} \approx 2 \times 10^{-3}$
График относительного удлинения представляет собой ступенчатую функцию с тремя горизонтальными отрезками (его изображение в ответе).
При $l = 0$ м: $\varepsilon \approx 6 \times 10^{-3}$
При $l = 0,25$ м: скачок до $\varepsilon \approx 4 \times 10^{-3}$
При $l = 0,5$ м: скачок до $\varepsilon \approx 2 \times 10^{-3}$
При $l = 0,75$ м: скачок до $\varepsilon = 0$