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): (1)
После взятия производной получаем скорость: (2)
Также очень полезно будет вспомнить про циклическую частоту: (3)
Вычислим циклическую частоту из формулы (3):
Найдём время, за которое маятник сместится в положение x, используя формулу (1). Обойдёмся без арксинусов, подставив в калькулятор 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:
(см/с).
Теперь вычислим среднюю скорость, учитывая, что начальная V₀ = 0:
= \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.