Для того чтобы найти удлинение пружины, на которой висит неподвижный груз массой , нужно рассмотреть силы, действующие на этот груз в состоянии равновесия.
Когда груз висит неподвижно, на него действуют две основные силы:
- Сила тяжести , направленная вниз, которая равна , где — ускорение свободного падения ).
- Сила упругости , направленная вверх, которая возникает в ответ на растяжение пружины и равна , где — жёсткость пружины, а — удлинение пружины.
В состоянии равновесия эти силы уравновешивают друг друга:
или
Отсюда можно выразить удлинение пружины :
Таким образом, удлинение пружины пропорционально массе груза и ускорению свободного падения , и обратно пропорционально жёсткости пружины .
Итак, формула для удлинения пружины:
Например, если масса груза , жёсткость пружины , а ускорение свободного падения , то удлинение пружины можно рассчитать следующим образом:
То есть, пружина удлинится на метра или сантиметров.