Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 870 б
26 декабря 2022 02:27
529
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
Какую работу совершит электрический ток в течение 2 минут , если сила тока в проводнике 4 А , а напряжение 200 В ?...
Сколько спирта надо сжечь,чтобы нагреть воду массой 2 кг на 29 градусов? Считать,что вся энергия, выделенная при сгорании спирта, идет на нагревание в...
Ученик заметил, что палка длиной 1,2м, поставленная вертикально, отбрасывает тень 80см. А длина тени от дерева в это же время оказалась ровно в 12 раз...
Сколько дров надо сжечь в топке паровой машины с КПД = 42 %, чтобы получить воду при 9° С из снега массой 80 кг, взятого при температуре - 10 °C? (...
Вычислите в единицах Си массы молекул азота, кислорода, меди...