برای حل این مسئله، ما باید نیروهای وارد بر جسم را تحلیل کنیم. نیروهای وارد بر جسم عبارتند از:
1. نیروی کشسانی فنر (\(F_s = k \times x\))، که \(k = 50 \, \frac{N}{m}\) و \(x = 0.2 \, m\) است.
2. نیروی وزن جسم (\(F_g = m \times g\))، که \(m = 2 \, kg\) و \(g = 10 \, \frac{m}{s^2}\) است.
با توجه به اینکه شتاب (\(a = \frac{9}{5} \, \frac{m}{s^2}\)) در جهت رو به پایین است، از قانون دوم نیوتن برای سیستم استفاده میکنیم:
\[
F_s + m \times a = m \times g
\]
جایگذاری میکنیم:
\[
50 \times 0.2 + 2 \times \frac{9}{5} = 2 \times 10
\]
\[
10 + \frac{18}{5} = 20
\]
\[
10 + 3.6 = 20
\]
بنابراین، باید \(\Delta x\) (تغییر طول فنر) را محاسبه کنیم. با توجه به اینکه کل جابهجایی آونگ 0.2 متر است، جابهجایی کامل برابر است با:
\[
0.2 + \Delta x = \frac{20 - 13.6}{50}
\]
\[
\Delta x = 13.6 - 10
\]
که \(\Delta x = 0.072 \, m\) میشود، یعنی برابر \(7.2 \, cm\).
بنابراین گزینه سوم \(22.2 \, cm\) درست است.