В окне печати выберите «Сохранить как PDF», чтобы сохранить копию на своём устройстве.
1Формулы и методы
Кинематика
Скорость
v = v0 + a·t
Перемещение
s = v0·t + ½·a·t²
Без времени
v² = v0² + 2·a·s
Единицы
1 m/s = 3,6 km/h
Метод
Выпишите известное: v₀, v, a, t и s с единицами.
Выберите уравнение, содержащее три известных величины и неизвестную.
Выберите одно положительное направление и припишите противоположно направленным величинам знак минус.
Решите и проверьте, что ответ физически разумен.
Законы Ньютона
Второй закон
ΣF = m·a
Вес
W = m·g
Трение скольжения
Ff = μ·N
На наклонной плоскости
вдоль: m·g·sin θ, по нормали: m·g·cos θ
Метод
Нарисуйте расчётную схему со всеми силами, действующими на тело.
Выберите положительное направление вдоль движения.
Разложите силы на составляющие вдоль движения и перпендикулярно ему (на наклонной плоскости: m·g·sin θ вдоль, m·g·cos θ перпендикулярно плоскости).
Примените ΣF = m·a вдоль движения; трение равно μ·N и направлено против движения.
Движение тела, брошенного под углом
Составляющие
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Положение
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Максимальная высота
H = h + vy²/(2g)
Дальность (ровная поверхность)
R = v0²·sin 2θ/g
Метод
Разложите начальную скорость на составляющие: vx = v₀·cos θ и vy = v₀·sin θ.
По горизонтали скорость постоянна; по вертикали ускорение равно −g.
Найдите время полёта из вертикального движения.
Подставьте это время в горизонтальное движение, чтобы найти дальность.
Движение по окружности
Центростремительное ускорение
a = v²/r = ω²·r
Центростремительная сила
F = m·v²/r
Угловая скорость
ω = v/r = 2π/T
Горизонтальный поворот, трение
vmax = √(μ·g·r)
Работа и энергия
Кинетическая энергия
Ek = ½mv²
Потенциальная энергия
Ep = mgh
Энергетический баланс
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Работа силы трения
W = μ·N·d
Мощность
P = W/t
Импульс и столкновения
Импульс
p = m·v
Сохранение
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Абсолютно неупругий удар
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
Импульс силы
J = F·Δt = m·Δv
Метод
Выберите положительное направление и припишите каждой скорости её знак.
Запишите полный импульс до удара: Σm·v.
При абсолютно неупругом ударе тела после него движутся вместе; при упругом сохраняется ещё и кинетическая энергия.
Приравняйте импульс до удара импульсу после и решите.
Вращение твёрдого тела
Моменты инерции относительно G
стержень mL²/12, диск ½mR², кольцо mR², сплошной шар (2/5)mR², полый шар (2/3)mR²
Теорема о параллельном переносе осей
I = IG + m·d²
Радиус инерции
I = m·k²
Стержень относительно конца
I = mL²/3
Уравнение движения
ΣM = I·α
Скорость в rad/s
ω = 2π·n/60
Кинетическая энергия
E = ½·I·ω²
Работа и мощность
W = T·θ, P = T·ω
Качение без проскальзывания
v = ω·r, E = ½mv²(1 + I/(mr²)), a = g·sin θ/(1 + I/(mr²))
Момент импульса
L = I·ω, I1ω1 = I2ω2
Удар по шарнирному телу
m·v·d = I·ω
Метод
Выберите ось: неподвижный шарнир или центр масс для катящихся тел.
Найдите момент инерции относительно этой оси по стандартным результатам, используя I = IG + m·d² для смещённой оси.
Выберите метод: ΣM = I·α для ускорений и сил, энергия (½·I·ω² + ½·m·v² + m·g·h) для скоростей, момент импульса для ударов и внезапных изменений.
Свяжите линейное и угловое движение формулами v = ω·r и a = α·r и переведите rpm в rad/s.
Зубчатые колёса и передачи
Зацепление колёс
n1·N1 = n2·N2
Крутящий момент
T2 = T1·(N2/N1)·η
Мощность
P = T·ω, ω = 2π·n/60
Многоступенчатая передача
общее передаточное отношение = произведение передаточных отношений ступеней
Пружины и маятники
Груз на пружине
T = 2π·√(m/k)
Маятник
T = 2π·√(L/g)
Угловая частота
ω = √(k/m) = 2π/T
Наибольшие скорость и ускорение
vmax = A·ω, amax = A·ω²
Энергия
E = ½·k·A²
Механические колебания
Собственная частота
ωn = √(k/m), fn = ωn/(2π)
По статическому прогибу
ωn = √(g/δst)
Критическое демпфирование
cc = 2√(km) = 2mωn
Коэффициент демпфирования
ζ = c/cc
Частота затухающих колебаний
ωd = ωn√(1 − ζ²)
Логарифмический декремент
δ = (1/n)·ln(x0/xn), ζ = δ/√(4π² + δ²)
Параллельные пружины
k = k1 + k2
Последовательные пружины
1/k = 1/k1 + 1/k2
2Тренировочные задачи
1.КинематикаСредняя
Автомобиль, едущий со скоростью 80 km/h, тормозит с постоянным замедлением 6 m/s² до полной остановки. Найдите тормозной путь s.
v₀ = 80 km/ha = −6 m/s²v = 0
s = m
2.КинематикаСложная
Трамвай трогается с места и разгоняется с ускорением 3 m/s² в течение 12 s, затем движется с постоянной скоростью 22 s и, наконец, тормозит с замедлением 5 m/s² до остановки. Найдите полный путь s между двумя остановками.
a1 = 3 m/s²t1 = 12 st2 = 22 sa3 = −5 m/s²
s = m
3.Законы НьютонаСредняя
Брусок массой 4 kg скользит вниз по наклонной плоскости под углом 20° к горизонту. Коэффициент трения скольжения 0,1. Примите g = 9,81 m/s². Найдите ускорение a бруска вдоль плоскости.
m = 4 kgθ = 20°μ = 0,1g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Законы НьютонаСложная
Брусок массой 3,5 kg на горизонтальном столе соединён лёгкой нитью, перекинутой через блок без трения, с подвешенным грузом массой 4,5 kg. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом 0,1. Примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения T нити.
m1 = 3,5 kgm2 = 4,5 kgμ = 0,1g = 9,81 m/s²
T = N
5.Движение тела, брошенного под угломСредняя
Мяч бросают под углом 45° к горизонту с ровной поверхности. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите время полёта t до удара мяча о землю.
v0 = 16 m/sθ = 45°g = 9,81 m/s²
t = s
6.Движение тела, брошенного под угломСложная
Мяч бросают под углом 55° к горизонту с вершины скалы высотой 35 m. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите горизонтальное расстояние x, которое мяч пролетает до удара о землю.
v0 = 20 m/sθ = 55°h = 35 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Движение по окружностиСредняя
Автомобиль проходит горизонтальный поворот радиусом 95 m. Коэффициент трения покоя между шинами и дорогой 0,3. Примите g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую скорость vmax, с которой автомобиль может пройти поворот без заноса.
r = 95 mμs = 0,3g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Движение по окружностиСложная
Поворот радиусом 260 m имеет вираж с уклоном 12°, коэффициент трения покоя между шинами и дорогой равен 0,4. Примите g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую скорость vmax, при которой автомобиль может пройти поворот, не соскальзывая вверх и наружу.
r = 260 mθ = 12°μs = 0,4g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
9.Работа и энергияСредняя
Автомобиль, движущийся со скоростью 110 km/h по горизонтальной дороге, резко тормозит и с заблокированными колёсами скользит до остановки. Коэффициент трения скольжения между шинами и дорогой равен 0,7. Найдите тормозной путь d.
v = 110 km/hμ = 0,7g = 9,81 m/s²
d = m
10.Работа и энергияСложная
Брусок массой 8 kg начинает движение из состояния покоя у основания наклонной плоскости 15° и тянется вверх по ней постоянной силой 55 N, параллельной плоскости. Коэффициент трения скольжения равен 0,25. Найдите скорость v бруска после того, как он переместится на 9 m вверх по плоскости.
Автомобиль массой 1100 kg, движущийся со скоростью 10 m/s, налетает на стоящий автомобиль массой 2000 kg, и они сцепляются. Какая кинетическая энергия ΔK теряется при столкновении?
m1 = 1100 kgv1 = 10 m/sm2 = 2000 kgv2 = 0
ΔK = J
12.Импульс и столкновенияСложная
Мяч массой 0,25 kg ударяется о стену со скоростью 21 m/s и отскакивает прямо назад со скоростью 19 m/s. Контакт длится 25 ms. Найдите среднюю силу Favg, с которой стена действует на мяч.
m = 0,25 kgvin = 21 m/svout = 19 m/sΔt = 25 ms
Favg = N
13.Вращение твёрдого телаСредняя
Маховик с моментом инерции 21,5 kg·m² вращается с частотой 1200 rpm. Тормоз создаёт постоянный момент трения 170 N·m. Сколько оборотов N сделает маховик до остановки?
I = 21,5 kg·m²n = 1200 rpmTb = 170 N·m
N = rev
14.Вращение твёрдого телаСложная
тонкий обруч массой 15 kg катится без проскальзывания со скоростью 1,5 m/s. Найдите его кинетическую энергию вращения Erot.
m = 15 kgv = 1,5 m/sI = m·r²
Erot = J
15.Зубчатые колёса и передачиСредняя
Ремень идёт по ведущему шкиву 100 mm с частотой 1440 rpm. Натяжение равно 400 N на ведущей ветви и 80 N на ведомой. Найдите передаваемую мощность P в kW.
d1 = 100 mmn1 = 1440 rpmT1 = 400 NT2 = 80 N
P = kW
16.Зубчатые колёса и передачиСложная
В многоступенчатой зубчатой передаче колесо A (30 зуб.) на входном валу вращается с частотой 1500 rpm и приводит колесо B (50 зуб.). Колесо C (60 зуб.) закреплено на одном валу с B и приводит колесо D (80 зуб.) на выходном валу. Найдите выходную частоту вращения nout.
nin = 1500 rpmA = 30B = 50C = 60D = 80
nout = rpm
17.Пружины и маятникиСредняя
Длина математического маятника 2 m. Примите g = 9,81 m/s². Найдите его период T при малых колебаниях.
L = 2 mg = 9,81 m/s²
T = s
18.Пружины и маятникиСложная
Груз массой 1,7 kg на пружине с k = 240 N/m оттягивают на 2 cm от положения равновесия и отпускают. Найдите его наибольшее ускорение amax.
m = 1,7 kgk = 240 N/mA = 2 cm
amax = m/s²
19.Механические колебанияСредняя
Груз массой 40 kg на пружине жёсткостью 4 kN/m снабжён вязким демпфером, дающим коэффициент демпфирования 0,6. Найдите частоту fd его свободных затухающих колебаний в Hz.
m = 40 kgk = 4 kN/mζ = 0,6
fd = Hz
20.Механические колебанияСложная
Груз массой 20 kg висит на двух пружинах, расположенных рядом (параллельно), с жёсткостями k₁ = 60 kN/m и k₂ = 100 kN/m. Груз остаётся горизонтальным. Найдите эквивалентную жёсткость keq системы пружин в kN/m.
m = 20 kgk1 = 60 kN/mk2 = 100 kN/m
keq = kN/m
3Растворы
1.Кинематика
Ответ: s = 41,15 m
Движение с постоянным ускорением: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² и v² = v₀² + 2·a·s. Выберите уравнение, в которое входят три известные величины и искомая, и следите за знаками относительно одного положительного направления.
Единицы
v₀ = 80/3,6 = 22,22 m/s
Тормозной путь
0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 22,22²/(2·6) = 41,15 m
Ответ
s = 41,15 m
2.Кинематика
Ответ: s = 1138 m
Движение с постоянным ускорением: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² и v² = v₀² + 2·a·s. Выберите уравнение, в которое входят три известные величины и искомая, и следите за знаками относительно одного положительного направления.
Наибольшая скорость
v = a1·t1 = 3·12 = 36 m/s
Путь на каждом этапе
s1 = ½·3·12² = 216 m
s2 = 36·22 = 792 m
s3 = 36²/(2·5) = 129,6 m
Полный путь
s = 216 + 792 + 129,6 = 1138 m
Ответ
s = 1138 m
3.Законы Ньютона
Ответ: a = 2,433 m/s²
Второй закон Ньютона: равнодействующая сил, действующих на тело, равна произведению его массы на ускорение, ΣF = m·a. Нарисуйте расчётную схему, выберите положительное направление вдоль движения и сложите все силы в этом направлении: приложенные силы, трение μ·N против движения и составляющие силы тяжести.
Второй закон Ньютона: равнодействующая сил, действующих на тело, равна произведению его массы на ускорение, ΣF = m·a. Нарисуйте расчётную схему, выберите положительное направление вдоль движения и сложите все силы в этом направлении: приложенные силы, трение μ·N против движения и составляющие силы тяжести.
Движение тела, брошенного под углом: без сопротивления воздуха x = vxt и y = h + vyt − ½gt². Оба направления независимы, их связывает только общее время.
Разложите начальную скорость
Горизонтальная скорость постоянна; вертикальное движение имеет постоянное ускорение g = 9,81 m/s² вниз.
vx = v0·cos θ = 16·cos 45° = 11,31 m/s
vy = v0·sin θ = 16·sin 45° = 11,31 m/s
Время полёта
Старт и приземление на одной высоте: t = 2vy/g.
t = 2·11,31/9,81 = 2,307 s
Ответ
t = 2,307 s
6.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: x = 55,3 m
Движение тела, брошенного под углом: без сопротивления воздуха x = vxt и y = h + vyt − ½gt². Оба направления независимы, их связывает только общее время.
Разложите начальную скорость
Горизонтальная скорость постоянна; вертикальное движение имеет постоянное ускорение g = 9,81 m/s² вниз.
vx = v0·cos θ = 20·cos 55° = 11,47 m/s
vy = v0·sin θ = 20·sin 55° = 16,38 m/s
Время полёта
Решите y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 и возьмите положительный корень.
0 = 35 + 16,38·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (16,38 + √(268,4 + 686,7))/9,81 = 4,82 s
Горизонтальное расстояние
x = vx·t = 11,47·4,82 = 55,3 m
Ответ
x = 55,3 m
7.Движение по окружности
Ответ: vmax = 16,72 m/s
Равномерное движение по окружности: тело, движущееся со скоростью v по окружности радиуса r, имеет ускорение a = v²/r, направленное к центру, поэтому на него должна действовать направленная к центру равнодействующая сила F = m·v²/r. Эту силу создаёт что-то реальное: трение, натяжение, сила тяжести или сила нормальной реакции.
Трение создаёт центростремительную силу
m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0,3·9,81·95) = 16,72 m/s
Ответ
vmax = 16,72 m/s (60,19 km/h)
8.Движение по окружности
Ответ: vmax = 41,32 m/s
Равномерное движение по окружности: тело, движущееся со скоростью v по окружности радиуса r, имеет ускорение a = v²/r, направленное к центру, поэтому на него должна действовать направленная к центру равнодействующая сила F = m·v²/r. Эту силу создаёт что-то реальное: трение, натяжение, сила тяжести или сила нормальной реакции.
Балансы сил
Трение направлено вниз по склону.
N·(sin θ + μ·cos θ) = m·v²/r
N·(cos θ − μ·sin θ) = m·g
Скорость
v = √(260·9,81·0,5992/0,895) = 41,32 m/s
Ответ
vmax = 41,32 m/s
(148,8 km/h)
9.Работа и энергия
Ответ: d = 67,98 m
Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии равно работе всех сил. Если записать тяжесть и пружины как потенциальную энергию (mgh и ½kx²), получается баланс: начальная энергия = конечная энергия + энергия, потерянная на трение (μN·d).
Скорость в основных единицах
v = 110/3,6 = 30,56 m/s
Энергетический баланс
½mv² = μmg·d → d = v²/(2μg) = 30,56²/(2·0,7·9,81) = 67,98 m
Ответ
d = 67,98 m
При удвоении скорости тормозной путь увеличивается в четыре раза.
10.Работа и энергия
Ответ: v = 5,95 m/s
Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии равно работе всех сил. Если записать тяжесть и пружины как потенциальную энергию (mgh и ½kx²), получается баланс: начальная энергия = конечная энергия + энергия, потерянная на трение (μN·d).
Силы вдоль плоскости
m·g = 8·9,81 = 78,48 N
mg·sin θ = 20,31 N
μ·mg·cos θ = 18,95 N
Работа и энергия
½mv² = (55 − 39,26)·9 = 141,6 J
v = √(2·141,6/8) = 5,95 m/s
Ответ
v = 5,95 m/s
11.Импульс и столкновения
Ответ: ΔK = 35484 J
Закон сохранения импульса: если во время столкновения внешние силы не действуют, суммарный импульс Σm·v до столкновения равен суммарному импульсу после. Скорость имеет направление, поэтому выберите положительное направление и скорости, направленные в противоположную сторону, берите со знаком минус. При упругом столкновении сохраняется и кинетическая энергия; при абсолютно неупругом тела слипаются.
Общая скорость
v′ = m1·v1/(m1 + m2) = 1100·10/3100 = 3,548 m/s
Кинетическая энергия до и после
Kbefore = ½·1100·10² = 55000 J
Kafter = ½·3100·3,548² = 19516 J
Потерянная энергия
ΔK = 55000 − 19516 = 35484 J
Ответ
ΔK = 35484 J
Потерянная энергия идёт на деформацию, теплоту и звук.
12.Импульс и столкновения
Ответ: Favg = 400 N
Закон сохранения импульса: если во время столкновения внешние силы не действуют, суммарный импульс Σm·v до столкновения равен суммарному импульсу после. Скорость имеет направление, поэтому выберите положительное направление и скорости, направленные в противоположную сторону, берите со знаком минус. При упругом столкновении сохраняется и кинетическая энергия; при абсолютно неупругом тела слипаются.
Изменение импульса
J = m·Δv = 0,25·(19 + 21) = 10 N·s
Средняя сила
Favg = J/Δt = 10/0,025 = 400 N
Ответ
Favg = 400 N
13.Вращение твёрдого тела
Ответ: N = 158,9 rev
Вращение вокруг неподвижной оси: сумма моментов относительно оси равна I·α (ΣM = I·α), так же как ΣF = m·a при поступательном движении. В энергетической форме момент T, поворачивающий тело на угол θ (в радианах), совершает работу T·θ, которая изменяет кинетическую энергию ½·I·ω²; сила тяжести добавляет или отнимает m·g·Δh центра масс. Мощность равна P = T·ω.
Угловая скорость
ω = 2π·1200/60 = 125,7 rad/s
Работа тормоза равна кинетической энергии
½·I·ω² = ½·21,5·125,7² = 169757 J
θ = 169757/170 = 998,6 rad
Обороты
N = θ/2π = 158,9 rev
Ответ
N = 158,9 rev
14.Вращение твёрдого тела
Ответ: Erot = 16,88 J
Качение и момент импульса: тело, катящееся без проскальзывания, имеет v = ω·r, поэтому его кинетическая энергия равна ½·m·v² + ½·I·ω² = ½·m·v²·(1 + I/(m·r²)). При движении по наклонной плоскости это даёт a = g·sin θ/(1 + I/(m·r²)). Когда относительно оси не действует внешний момент, момент импульса относительно этой оси сохраняется, I₁·ω₁ = I₂·ω₂, даже если кинетическая энергия теряется.
Ременные передачи: без проскальзывания обод обоих шкивов имеет одну и ту же скорость v = π·d·n/60, поэтому n₁·d₁ = n₂·d₂, а передаточное отношение равно d₂/d₁. Проскальзывание s делает ведомый шкив немного медленнее: n₂ = n₁·(d₁/d₂)·(1 − s). Передаваемая мощность равна P = (T₁ − T₂)·v, где T₁ — натяжение ведущей ветви, а T₂ — ведомой. Трение ограничивает отношение натяжений: T₁/T₂ = eμθ, где θ — угол обхвата в радианах на меньшем шкиве; для открытой передачи θ = π − 2·asin((d₂ − d₁)/(2C)) при межосевом расстоянии C.
Скорость ремня
v = 7,54 m/s
Мощность
P = (400 − 80)·7,54 = 2413 W = 2,413 kW
Ответ
P = 2,413 kW
16.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: nout = 675 rpm
Зубчатые передачи: у зацепляющихся колёс скорость в точке контакта зубьев одинакова, поэтому n₁·N₁ = n₂·N₂: колесо с меньшим числом зубьев вращается быстрее. Колёса на одном валу вращаются с одинаковой частотой. Мощность передаётся дальше (за вычетом потерь), поэтому при уменьшении частоты вращения крутящий момент растёт: T₂ = T₁·(N₂/N₁)·η, а P = T·ω, где ω = 2π·n/60.
Первая ступень
nB = 1500·30/50 = 900 rpm = nC
Вторая ступень
nout = 900·60/80 = 675 rpm
Ответ
nout = 675 rpm
общее передаточное отношение = 2,222 : 1
17.Пружины и маятники
Ответ: T = 2,837 s
Гармонические колебания: груз массой m на пружине жёсткостью k колеблется с угловой частотой ω = √(k/m) и периодом T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Математический маятник длиной L имеет период T = 2π·√(L/g). При амплитуде A наибольшая скорость равна A·ω, наибольшее ускорение — A·ω², а энергия — ½·k·A².
Период маятника
T = 2π·√(2/9,81) = 2,837 s
Ответ
T = 2,837 s
18.Пружины и маятники
Ответ: amax = 2,824 m/s²
Гармонические колебания: груз массой m на пружине жёсткостью k колеблется с угловой частотой ω = √(k/m) и периодом T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Математический маятник длиной L имеет период T = 2π·√(L/g). При амплитуде A наибольшая скорость равна A·ω, наибольшее ускорение — A·ω², а энергия — ½·k·A².
Угловая частота
ω = √(240/1,7) = 11,88 rad/s
Наибольшее ускорение
amax = A·ω² = 0,02·11,88² = 2,824 m/s²
Ответ
amax = 2,824 m/s²
19.Механические колебания
Ответ: fd = 1,273 Hz
Свободные колебания системы «масса–пружина»: собственная частота без демпфирования ωn = √(k/m) в rad/s и fn = ωn/(2π) в Hz. Вязкий демпфер c даёт коэффициент демпфирования ζ = c/cc, где критическое демпфирование cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Система со слабым демпфированием (ζ < 1) колеблется с частотой ωd = ωn·√(1 − ζ²). Жёсткости параллельных пружин складываются, k = k₁ + k₂; у последовательных складываются обратные величины, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Собственная частота без демпфирования
ωn = √(4000/40) = 10 rad/s
fn = 10/(2π) = 1,592 Hz
Частота затухающих колебаний
fd = fn·√(1 − ζ²) = 1,592·√(1 − 0,6²) = 1,273 Hz
Ответ
fd = 1,273 Hz
20.Механические колебания
Ответ: keq = 160 kN/m
Свободные колебания системы «масса–пружина»: собственная частота без демпфирования ωn = √(k/m) в rad/s и fn = ωn/(2π) в Hz. Вязкий демпфер c даёт коэффициент демпфирования ζ = c/cc, где критическое демпфирование cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Система со слабым демпфированием (ζ < 1) колеблется с частотой ωd = ωn·√(1 − ζ²). Жёсткости параллельных пружин складываются, k = k₁ + k₂; у последовательных складываются обратные величины, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Эквивалентная жёсткость
Расположенные рядом пружины имеют одинаковую деформацию, а их силы складываются, поэтому жёсткости просто складываются: k = k1 + k2.