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 100 km/h, тормозит с постоянным замедлением 8 m/s² до полной остановки. Сколько длится торможение? Найдите t.
v₀ = 100 km/ha = −8 m/s²v = 0
t = s
2.КинематикаСложная
Мяч бросают вертикально вверх со скоростью 14 m/s с края крыши на высоте 40 m над землёй. Сопротивлением воздуха пренебречь, g = 9,81 m/s². Через какое время после броска он упадёт на землю? Найдите t.
v₀ = 14 m/sh₀ = 40 mg = 9,81 m/s²
t = s
3.Законы НьютонаСредняя
Брусок массой 19 kg скользит вниз по наклонной плоскости под углом 40° к горизонту. Коэффициент трения скольжения 0,1. Примите g = 9,81 m/s². Найдите ускорение a бруска вдоль плоскости.
m = 19 kgθ = 40°μ = 0,1g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Законы НьютонаСложная
Брусок массой 3 kg на горизонтальном столе соединён лёгкой нитью, перекинутой через блок без трения, с подвешенным грузом массой 1 kg. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом 0,2. Примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения T нити.
m1 = 3 kgm2 = 1 kgμ = 0,2g = 9,81 m/s²
T = N
5.Движение тела, брошенного под угломСредняя
Мяч бросают с горизонтальной поверхности под углом 30° к горизонту, и он падает на расстоянии 40 m. Пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². Найдите начальную скорость v0.
θ = 30°R = 40 mg = 9,81 m/s²
v0 = m/s
6.Движение тела, брошенного под угломСложная
Мяч бросают под углом 20° к горизонту с вершины скалы высотой 45 m. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите время полёта t до удара мяча о землю.
v0 = 21 m/sθ = 20°h = 45 mg = 9,81 m/s²
t = s
7.Движение по окружностиСредняя
Поворот радиусом 60 m имеет вираж с уклоном 25°. С какой скоростью v автомобиль может пройти его вообще без участия трения? Примите g = 9,81 m/s².
r = 60 mθ = 25°g = 9,81 m/s²
v = m/s
8.Движение по окружностиСложная
Шарик массой 1,9 kg на нити длиной 1,3 m вращают по вертикальной окружности. В нижней точке его скорость 3 m/s. Примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения T нити в нижней точке.
m = 1,9 kgr = 1,3 mv = 3 m/sg = 9,81 m/s²
T = N
9.Работа и энергияСредняя
Брусок массой 2,5 kg скользит 15 m по наклонной плоскости под углом 30° к горизонту с коэффициентом трения скольжения 0,2. Найдите работу Wf против силы трения.
m = 2,5 kgθ = 30°μ = 0,2d = 15 mg = 9,81 m/s²
Wf = J
10.Работа и энергияСложная
Тележку массой 10 kg отпускают без начальной скорости на высоте 10 m на гладкой трассе, переходящей в вертикальную «мёртвую петлю» радиусом 2,5 m. Найдите силу нормальной реакции N, с которой трасса действует на тележку в верхней точке петли.
m = 10 kgh = 10 mR = 2,5 mg = 9,81 m/s²
N = N
11.Импульс и столкновенияСредняя
Автомобиль массой 2000 kg, движущийся со скоростью 22 m/s, налетает на стоящий автомобиль массой 1600 kg, и они сцепляются. Какой процент ΔK/K исходной кинетической энергии теряется?
m1 = 2000 kgv1 = 22 m/sm2 = 1600 kgv2 = 0
ΔK/K = %
12.Импульс и столкновенияСложная
Пуля массой 8 g, выпущенная горизонтально, попадает в брусок массой 1 kg, подвешенный на лёгких нитях длиной 1,2 m, и застревает в нём. Нити отклоняются на наибольший угол 20° от вертикали. Примите g = 9,81 m/s². Найдите скорость v пули до удара.
m = 8 gM = 1 kgL = 1,2 mθ = 20°g = 9,81 m/s²
v = m/s
13.Вращение твёрдого телаСредняя
Маховик с моментом инерции 21,5 kg·m² вращается с частотой 2900 rpm. Тормоз создаёт постоянный момент трения 50 N·m. За какое время t он остановится?
I = 21,5 kg·m²n = 2900 rpmTb = 50 N·m
t = s
14.Вращение твёрдого телаСложная
Однородный тонкий стержень массой 6 kg и длиной 1,6 m неподвижно висит на шарнире без трения в своём верхнем конце. Пуля массой 15 g, летящая горизонтально со скоростью 420 m/s, попадает в стержень на 1,04 m ниже шарнира и застревает в нём. Примите g = 9,81 m/s². Найдите наибольший угол φ отклонения стержня от вертикали.
M = 6 kgL = 1,6 mm = 15 gv = 420 m/sd = 1,04 mg = 9,81 m/s²
φ = °
15.Зубчатые колёса и передачиСредняя
Шкив 80 mm с частотой 960 rpm приводит ремнём шкив 250 mm при проскальзывании 2 %. Найдите частоту вращения n2 ведомого шкива.
n1 = 960 rpmd1 = 80 mmd2 = 250 mms = 2 %
n2 = rpm
16.Зубчатые колёса и передачиСложная
В многоступенчатой зубчатой передаче колесо A (16 зуб.) на входном валу вращается с частотой 1440 rpm и приводит колесо B (80 зуб.). Колесо C (15 зуб.) закреплено на одном валу с B и приводит колесо D (36 зуб.) на выходном валу. Найдите выходную частоту вращения nout.
nin = 1440 rpmA = 16B = 80C = 15D = 36
nout = rpm
17.Пружины и маятникиСредняя
Груз массой 3,8 kg на пружине с k = 170 N/m колеблется на поверхности без трения с амплитудой 9 cm. Найдите его скорость v на расстоянии 8 cm от положения равновесия.
m = 3,8 kgk = 170 N/mA = 9 cmx = 8 cm
v = m/s
18.Пружины и маятникиСложная
Груз массой 2,7 kg на пружине с k = 120 N/m оттягивают на 9 cm от положения равновесия и отпускают. Найдите полную энергию E колебаний.
m = 2,7 kgk = 120 N/mA = 9 cm
E = J
19.Механические колебанияСредняя
Груз массой 15 kg опирается на пружину жёсткостью 200 kN/m и вязкий демпфер с коэффициентом демпфирования 170 N·s/m. Найдите относительный коэффициент демпфирования ζ.
m = 15 kgk = 200 kN/mc = 170 N·s/m
ζ =
20.Механические колебанияСложная
Груз массой 5 kg висит на пружине k₃ = 60 kN/m. Верх k₃ прикреплён к жёсткой балке, подвешенной на двух расположенных рядом пружинах k₁ = 5 kN/m и k₂ = 30 kN/m; балка остаётся горизонтальной. Пренебрегите демпфированием и массами пружин и балки. Найдите собственную частоту fn вертикальных колебаний в Hz.
m = 5 kgk1 = 5 kN/mk2 = 30 kN/mk3 = 60 kN/m
fn = Hz
3Растворы
1.Кинематика
Ответ: t = 3,472 s
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 = 100/3,6 = 27,78 m/s
Время торможения
0 = v₀ − a·t → t = v₀/a = 27,78/8 = 3,472 s
Ответ
t = 3,472 s
2.Кинематика
Ответ: t = 4,62 s
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.
Уравнение движения
Вверх — положительное направление, земля находится на h₀ ниже точки броска.
−40 = 14·t − ½·9,81·t²
4,905·t² − 14·t − 40 = 0
Решите квадратное уравнение
Физический смысл имеет только положительный корень.
t = (14 + √(14² + 2·9,81·40))/9,81 = 4,62 s
Ответ
t = 4,62 s
3.Законы Ньютона
Ответ: a = 5,554 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.
Выражаем v₀ из формулы дальности
v₀ = √(g·R/sin 2θ) = √(9,81·40/sin 60°) = 21,29 m/s
Ответ
v0 = 21,29 m/s
6.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: t = 3,848 s
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 = 21·cos 20° = 19,73 m/s
vy = v0·sin θ = 21·sin 20° = 7,182 m/s
Время полёта
Решите y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 и возьмите положительный корень.
0 = 45 + 7,182·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (7,182 + √(51,59 + 882,9))/9,81 = 3,848 s
Ответ
t = 3,848 s
7.Движение по окружности
Ответ: v = 16,57 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.
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.
Силы в нижней точке
К центру (вверх) — положительное направление.
T − m·g = m·v²/r
T = 1,9·9,81 + 1,9·3²/1,3 = 18,64 + 13,15 = 31,79 N
Ответ
T = 31,79 N
9.Работа и энергия
Ответ: Wf = 63,72 J
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).
Сила трения
N = mg·cos θ = 24,53·0,866 = 21,24 N
F = μN = 0,2·21,24 = 4,248 N
Работа против трения
Wf = F·d = 4,248·15 = 63,72 J
Ответ
Wf = 63,72 J
10.Работа и энергия
Ответ: N = 294,3 N
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). При движении по окружности равнодействующая, направленная к центру, должна быть равна mv²/r.
Скорость в верхней точке
v² = 2g(h − 2R) = 2·9,81·(10 − 5) = 98,1 m²/s²
Силы в верхней точке
m·g = 10·9,81 = 98,1 N
N = mv²/R − mg = 10·98,1/2,5 − 98,1 = 294,3 N
Ответ
N = 294,3 N
Тележка едва проходит петлю при h = 2,5R; тогда в верхней точке N = 0.
11.Импульс и столкновения
Ответ: ΔK/K = 44,44 %
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) = 2000·22/3600 = 12,22 m/s
Кинетическая энергия до и после
Kbefore = ½·2000·22² = 484000 J
Kafter = ½·3600·12,22² = 268889 J
Потерянная доля
ΔK/K = 215111/484000 = 44,44 %
Ответ
ΔK/K = 44,44 %
Потерянная энергия идёт на деформацию, теплоту и звук.
12.Импульс и столкновения
Ответ: v = 150,1 m/s
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.
Подъём бруска
h = L·(1 − cos θ) = 1,2·(1 − cos 20°) = 0,07237 m
Скорость после удара
V = √(2·9,81·0,07237) = 1,192 m/s
Столкновение
v = (m + M)·V/m = 1,008·1,192/0,008 = 150,1 m/s
Ответ
v = 150,1 m/s
13.Вращение твёрдого тела
Ответ: t = 130,6 s
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·2900/60 = 303,7 rad/s
Замедление и время
α = Tb/I = 50/21,5 = 2,326 rad/s²
t = ω/α = 303,7/2,326 = 130,6 s
Ответ
t = 130,6 s
14.Вращение твёрдого тела
Ответ: φ = 24,28 °
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.
Частота вращения без проскальзывания
960·80/250 = 307,2 rpm
С проскальзыванием
n2 = 307,2·0,98 = 301,1 rpm
Ответ
n2 = 301,1 rpm
16.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: nout = 120 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 = 1440·16/80 = 288 rpm = nC
Вторая ступень
nout = 288·15/36 = 120 rpm
Ответ
nout = 120 rpm
общее передаточное отношение = 12 : 1
17.Пружины и маятники
Ответ: v = 0,2758 m/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.
Угловая частота
ω = √(170/3,8) = 6,689 rad/s
Скорость в точке x
v = ω·√(A² − x²) = 6,689·√(0,09² − 0,08²) = 0,2758 m/s
Ответ
v = 0,2758 m/s
18.Пружины и маятники
Ответ: E = 0,486 J
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 = √(120/2,7) = 6,667 rad/s
Энергия
E = ½·k·A² = ½·120·0,09² = 0,486 J
Ответ
E = 0,486 J
19.Механические колебания
Ответ: ζ = 0,04907
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.
Критическое демпфирование
cc = 2·√(k·m) = 2·√(200000·15) = 3464 N·s/m
Коэффициент демпфирования
ζ = c/cc = 170/3464 = 0,04907
Ответ
ζ = 0,04907
ζ < 1, поэтому демпфирование слабое, и система совершает затухающие колебания.
20.Механические колебания
Ответ: fn = 10,58 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.
Эквивалентная жёсткость
Параллельно соединены только k1 и k2. Эта пара соединена последовательно с k3, поэтому складывайте обратные величины.