一个水平放置的弹簧,在左右两端各用10N的水平拉力沿弹簧向相反的方向拉弹簧,求：此时弹簧测力计的示数,以及弹簧受的弹力大
弹簧的平衡与受力分析
当我们用一个水平放置的弹簧，在其左右两端各施加一个大小为10牛、方向相反的水平拉力时，弹簧会进入一种典型的力学平衡状态。这个看似简单的场景，却清晰地揭示了牛顿第三定律和胡克定律在其中的作用。从整体来看，弹簧本身处于静止状态，这意味着它所受的合外力为零。左右两端10牛的拉力大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，因此相互抵消。然而，这绝不意味着弹簧内部没有受力。恰恰相反，弹簧的每一个部分都处于张力的作用之下。
弹簧内部的张力与形变
此时，弹簧会被均匀地拉伸，产生一定的形变量。根据胡克定律，弹簧的伸长量（或压缩量）与它所受的拉力成正比。在这个情境中，弹簧中任意一个横截面所受到的拉力都是10牛。我们可以想象在弹簧中间假想地切一刀，那么为了保持左半部分或右半部分的平衡，这个截面上必须存在一个大小为10牛的内力（即张力）来与外部10牛的拉力抗衡。因此，弹簧的形变量正是由这个10牛的张力所决定的，其具体数值取决于弹簧的劲度系数k。形变量Δx = F/k = 10/k。值得注意的是，如果只在弹簧一端固定，另一端用10牛的力拉，弹簧的形变量是相同的，因为此时弹簧内部的张力同样是10牛。
这种两端对拉的设置，在物理教学和实验中非常常见。它有助于我们理解“拉力”的本质是物体内部的相互作用，并且清晰地表明，使弹簧产生形变的是其内部所受到的张力，而非某单一的外部力。同时，这种平衡状态也让我们能够更安全、稳定地测量弹簧的劲度系数或研究其弹性特性。在实际应用中，类似的原理也出现在许多需要预紧或平衡张力的机械结构中。
