Период пружинного маятника T=2с, амплитуда A=2см. Найдите среднюю скорость (см/с)...

0 голосов
61 просмотров

Период пружинного маятника T=2с, амплитуда A=2см. Найдите среднюю скорость (см/с) маятника за промежуток времени, в течение которого он сместился на расстояние 1,73 см от положения равновесия.

с формулами пж


Физика | 61 просмотров
0

Кстати, если у вас есть варианты ответа, лучше их тоже вписывайте, решающим проще проверять себя)

Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ

Дано в условии:

T = 2 c;

A = 2 см;

x = 1,73 см.

- ?


Для начала нужно уяснить одну деталь. Чтобы найти среднюю скорость, нужно для начала найти скорость маятника в момент, когда он будет на расстоянии x от положения равновесия.


Гармонический закон движения, с учётом того, что мы движемся с положения равновесия (т. е. при t = 0, мы должны получить x = 0): x = Asin(wt).(1)

После взятия производной получаем скорость: V = wAcos(wt).(2)

Также очень полезно будет вспомнить про циклическую частоту: w = \frac{2\pi}{T}.(3)


Вычислим циклическую частоту из формулы (3):

w = \frac{2\pi}{2} = \pi.


Найдём время, за которое маятник сместится в положение x, используя формулу (1). Обойдёмся без арксинусов, подставив в калькулятор 1.73 = 2sin(\pi x) получим (много значений получим, но нас интересует первое прохождение данного положения, тогда полученное время не должно быть больше четверти периода, т. е. t < 0,5 с), t = 0,33 с.


Здесь стоит отметить следующее: период - время, за которое маятник проходит целый цикл, так сказать и "туда" и "назад", значит в одну сторону - полупериод, а так как мы начинаем с положения равновесия, то речь идёт уже о четверти периода.


Зная время, пора бы уже найти так нужную нам скорость:

V = \pi * 2 * cos(0,33\pi) = 3,2 (см/с).


Теперь вычислим среднюю скорость, учитывая, что начальная V₀ = 0:

image = \frac{V_0 + V}{2} = \frac{V}{2} = \frac{3,2}{2} = 1,6" alt=" = \frac{V_0 + V}{2} = \frac{V}{2} = \frac{3,2}{2} = 1,6" align="absmiddle" class="latex-formula"> (см/с).


Ответ: 1,6 см/с.

(18.1k баллов)
0

Удивлен средней оценке 3 на ответе. Если есть какие-то вопросы по ходу решения, спрашивайте, я не кусаюсь.

0

Хороший ответ, разобраться можно) спасибо еще раз (тройка не от меня)