Для решения задачи нужно воспользоваться законом Гука для растяжения, который устанавливает связь между растягивающей силой, удлинением, модулем Юнга и геометрическими параметрами проволоки.
Формула закона Гука для растяжения выглядит следующим образом:
[ F = \frac{E \cdot \Delta L \cdot A}{L} ]
где:
- ( F ) — растягивающая сила,
- ( E ) — модуль Юнга для материала (в данном случае для стали),
- ( \Delta L ) — удлинение проволоки,
- ( A ) — площадь поперечного сечения проволоки,
- ( L ) — первоначальная длина проволоки.
Для стали модуль Юнга ( E ) составляет приблизительно ( 2 \times 10^{11} ) Па (паскалей).
Подставим известные значения в формулу:
- ( E = 2 \times 10^{11} ) Па,
- ( \Delta L = 2 \times 10^{-3} ) м,
- ( A = 10^{-6} ) м²,
- ( L = 3.6 ) м.
Теперь подставим эти значения в формулу:
[ F = \frac{2 \times 10^{11} \, \text{Па} \cdot 2 \times 10^{-3} \, \text{м} \cdot 10^{-6} \, \text{м}^2}{3.6 \, \text{м}} ]
Выполним вычисления:
- Сначала умножим числитель:
[ 2 \times 10^{11} \, \text{Па} \cdot 2 \times 10^{-3} \, \text{м} = 4 \times 10^{8} \, \text{Па} \cdot \text{м} ]
- Теперь умножим результат на площадь поперечного сечения:
[ 4 \times 10^{8} \, \text{Па} \cdot \text{м} \cdot 10^{-6} \, \text{м}^2 = 4 \times 10^{2} \, \text{Н} ]
- И наконец, разделим на длину проволоки:
[ \frac{4 \times 10^{2} \, \text{Н}}{3.6 \, \text{м}} \approx 111.1 \, \text{Н} ]
Таким образом, растягивающая сила, которую необходимо приложить к стальной проволоке длиной 3.6 м и площадью поперечного сечения ( 10^{-6} ) м² для ее удлинения на ( 2 \times 10^{-3} ) м, составляет приблизительно 111.1 Н (Ньютонов).