Для решения данной задачи мы используем закон Гука, который описывает поведение пружин под действием силы. Закон Гука формулируется следующим образом:
[ F = k \cdot x ]
где:
- ( F ) — сила, приложенная к пружине,
- ( k ) — коэффициент жесткости (жесткость) пружины,
- ( x ) — удлинение пружины.
В нашей задаче сила ( F ) одинакова для обеих пружин, но удлинения ( x ) разные:
- Для первой пружины ( x_1 = 4 ) см,
- Для второй пружины ( x_2 = 10 ) см.
Итак, для первой пружины:
[ F = k_1 \cdot x_1 ]
Для второй пружины:
[ F = k_2 \cdot x_2 ]
Поскольку силы одинаковы, приравняем правые части уравнений:
[ k_1 \cdot x_1 = k_2 \cdot x_2 ]
Теперь выразим ( k_1 ) и ( k_2 ) через ( F ) и ( x ):
[ k_1 = \frac{F}{x_1} ]
[ k_2 = \frac{F}{x_2} ]
Сравним коэффициенты жесткости ( k_1 ) и ( k_2 ):
[ \frac{k_1}{k_2} = \frac{\frac{F}{x_1}}{\frac{F}{x_2}} = \frac{x_2}{x_1} ]
Подставим значения удлинений:
[ \frac{k_1}{k_2} = \frac{10}{4} = 2.5 ]
Таким образом, жесткость первой пружины ( k_1 ) больше жесткости второй пружины ( k_2 ) в 2.5 раза.