Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 865 б
26 декабря 2022 02:27
389
Горизонтальный пружинный маятник, изображенный на рисунке, совершает свободные колебания. Какие величины, характеризующие это движение (амплитуда, частота, период, скорость, сила, под действием которой совершаются колебания), являются постоянными, а какие — переменными? (Трение не учитывайте.

1
ответ
Раз трение отсутствует, то колебания являются незатухающими, то есть, амплитуда (максимальное отклонение от положения равновесия) неизменна.
Период колебаний пружинного маятника, как известно, равен:
T = 2π √[m/k].
Так как масса груза и жесткость пружины есть величины постоянные, то период колебаний неизменен. Следовательно, неизменна и частота колебаний (v = 1/T).
Сила, под действием которой совершаются колебания, - это сила упругости. Она, согласно закону Гука, равна Fупр = k Δx, где Δx - деформация пружины. Величина Δx, разумеется, в ходе колебаний изменяется, а, следовательно, изменяется и сила.
Напишем закон сохранения энергии для колеблющегося тела:
(k A²)/2 = (m v²)/2 + (k Δx²)/2 - максимальная потенциальная энергия деформированной пружины переходит в кинетическую энергию груза и также в потенциальную энергию деформированной пружины.
Нетрудно сообразить, что из этого уравнения следует, что скорость является также переменной величиной и зависит от величины деформации пружины.
кстати, не сразу вспомнил про формулу периода пружинного маятника, и потому ринулся в "чуть" не ту сторону, из-за чего в конечном счете случайно вывел эту самую формулу. забавно, в общем, получилось. краткую версию моего вывода прикрепляю
Период колебаний пружинного маятника, как известно, равен:
T = 2π √[m/k].
Так как масса груза и жесткость пружины есть величины постоянные, то период колебаний неизменен. Следовательно, неизменна и частота колебаний (v = 1/T).
Сила, под действием которой совершаются колебания, - это сила упругости. Она, согласно закону Гука, равна Fупр = k Δx, где Δx - деформация пружины. Величина Δx, разумеется, в ходе колебаний изменяется, а, следовательно, изменяется и сила.
Напишем закон сохранения энергии для колеблющегося тела:
(k A²)/2 = (m v²)/2 + (k Δx²)/2 - максимальная потенциальная энергия деформированной пружины переходит в кинетическую энергию груза и также в потенциальную энергию деформированной пружины.
Нетрудно сообразить, что из этого уравнения следует, что скорость является также переменной величиной и зависит от величины деформации пружины.
кстати, не сразу вспомнил про формулу периода пружинного маятника, и потому ринулся в "чуть" не ту сторону, из-за чего в конечном счете случайно вывел эту самую формулу. забавно, в общем, получилось. краткую версию моего вывода прикрепляю

0
·
Хороший ответ
28 декабря 2022 02:27
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Физика
Почему камень в воде легче поднимать, чем в воздухе?...
Помогите пожалуйста. 1)начертите схему цепи, содержащей один гальванический элемент и два звонка, каждый их которых можно включать отдельно. 2) приду...
Как перевести 1,5×10 в -4 степенью микрофарад , в фарад...
Вертикально расположенная пружина соединяет два груза плотностью 4 г/см3 каждый. Масса верхнего груза составляет 1 кг, нижнего — 3 кг. Если подвесить...
Два одинаковых металлических шарика, имеющих заряды -6*10^-8 Кл и 15*10^-8 Кл, привели в соприкосновение, а затем раздвинули на 10 см. Определите силу...