У якого з трьох однакових стержнів потенціальна енергія менша, якщо всі стержні видовжилися, як показано на малюнку?

Тема: Потенциальная энергия стержней

Пояснение: Для решения этой задачи нам потребуется знание о потенциальной энергии стержней и о том, как она зависит от их длины. Потенциальная энергия стержня, который имеет изменяемую длину, пропорционально его длине и квадрату его изменения. Если мы удлиняем стержень, его потенциальная энергия тоже увеличивается.

У нас есть три одинаковых стержня, изображенных на рисунке. Если все стержни удлиняются, то у каждого из них потенциальная энергия будет увеличиваться в зависимости от общего изменения их длины.

Теперь важно заметить, что у двух из трех стержней, средний и нижний, имеют одну общую точку изменения длины, в то время как у верхнего стержня есть дополнительная точка изменения длины. Это значит, что верхний стержень будет иметь большие изменения длины, чем два других.

Таким образом, потенциальная энергия верхнего стержня будет наибольшей из трех одинаковых стержней, в то время как потенциальная энергия двух других стержней будет меньшей.

Пример использования: Найдите стержень, у которого потенциальная энергия будет наименьшей, при условии, что все стержни удлиняются, как указано на рисунке.

Совет: Чтобы лучше понять эту задачу, вы можете представить стержни, как пружины. Подумайте о том, как изменение длины пружины влияет на ее потенциальную энергию.

Упражнение: Рассмотрите три стержня с разными длинами: 10 см, 20 см и 30 см. Если каждый из них удлинится на 5 см, как изменится их потенциальная энергия?