Do pionowo zawieszonej sprężyny przytwierdzono ciało, które opuszczono do położenia
równowagi, co spowodowało wydłużenie sprężyny o d . Obliczyć maksymalne wydłużenie sprężyny,
jeśli temu ciału po przytwierdzeniu go do sprężyny pozwolono swobodnie opadać w dół.


Odpowiedź :

Żeby to zadanie miało sens należy je trochę doprecyzować.

Otóż wg mnie mamy dwie sytuacje.

Najpierw zaczepiamy do nieodkształconej sprężyny ciało i podtrzymując je pozwalamy powoli opuszczać się do położenia równowagi. Przy wydłużeniu d odpowiadającemu temu położeniu ciało już przestanie opadać (zerowa prędkość i zerowe przyspieszenie).

Natomiast w drugiej sytuacji z takiego samego początkowego położenia, nie podtrzymując, pozwalamy ciału swobodnie opadać. Wtedy przejdzie ono z jakąś prędkością przez tzw. punkt równowagi i dotrze niżej. W tym położeniu sprężyna osiągnie szukane maksymalne wydłużenie x (zerowa prędkość ale niezerowe przyspieszenie).

Z równowagi sił w pierwszej sytuacji obliczamy współczynnik sprężystości sprężyny:     m·g = k·d        --->         k = m·g/d

W drugiej sytuacji korzystamy z zasady zachowania energii mechanicznej:

m·g·x = k·x²/2      --->      x = 2·m·g/k

x = 2·m·g/(m·g/d) = 2·d