Колебания и волны. Физика, задача Материальная точка, масса которой m = 50 г, совершает колебания по закону). x = 10sin(2t+П/3), где х дано в сантиметрах, а аргумент синуса – в радианах. Определить максимальные значения силы Fmax, возвращающей точку в положение равновесия, и кинетической энергии Тmax.
Для определения максимальной силы Fmax, возвращающей точку в положение равновесия, нужно найти максимальное значение силы упругости. Сила упругости определяется по закону Гука F = -kx, где k - коэффициент жесткости пружины, x - смещение от положения равновесия.
Поскольку x = 10sin2t+π/32t+π/32t+π/3, то максимальное смещение по модулю будет равно 10 см. Таким образом, максимальная сила упругости Fmax = k*10.
Для определения максимальной кинетической энергии Тmax можно воспользоваться формулой кинетической энергии материальной точки: Т = 1/21/21/2mv^2, где v - скорость точки.
Скорость точки можно найти, взяв производную функции x по времени t: v = dx/dt = 10*2cos2t+π/32t+π/32t+π/3 = 20cos2t+π/32t+π/32t+π/3 см/с.
Находим максимальное значение скорости: v000 = 20 см/с.
Подставляем найденное значение скорости в формулу для кинетической энергии: Tmax = 1/21/21/2mv000^2 = 1/21/21/20.05 кг0.2м/с0.2 м/с0.2м/с^2 = 0,002 Дж.
Итак, максимальная сила Fmax = k*10 и максимальная кинетическая энергия Tmax = 0,002 Дж.
Для определения максимальной силы Fmax, возвращающей точку в положение равновесия, нужно найти максимальное значение силы упругости. Сила упругости определяется по закону Гука F = -kx, где k - коэффициент жесткости пружины, x - смещение от положения равновесия.
Поскольку x = 10sin2t+π/32t+π/32t+π/3, то максимальное смещение по модулю будет равно 10 см. Таким образом, максимальная сила упругости Fmax = k*10.
Для определения максимальной кинетической энергии Тmax можно воспользоваться формулой кинетической энергии материальной точки: Т = 1/21/21/2mv^2, где v - скорость точки.
Скорость точки можно найти, взяв производную функции x по времени t:
v = dx/dt = 10*2cos2t+π/32t+π/32t+π/3 = 20cos2t+π/32t+π/32t+π/3 см/с.
Находим максимальное значение скорости: v000 = 20 см/с.
Подставляем найденное значение скорости в формулу для кинетической энергии:
Tmax = 1/21/21/2mv000^2 = 1/21/21/20.05 кг0.2м/с0.2 м/с0.2м/с^2 = 0,002 Дж.
Итак, максимальная сила Fmax = k*10 и максимальная кинетическая энергия Tmax = 0,002 Дж.