К пружине подвешен груз цилиндрической формы высотой 15см и радиусом 5 см. пружина имеет жесткость 200Н/м. определитена какую глубину нужно просверлить отверстие в грузе диаметром 3см чтобы период колебаний пружинного маятника уменьшился на 3% если плотность материала груза 8000кг/м в кубе
Для решения этой задачи нам нужно воспользоваться формулой периода колебаний пружинного маятника:
T = 2π√(m/k),
где T - период колебаний, m - масса груза, k - жесткость пружины.
Масса груза m можно найти через его плотность и объем:
m = ρV = ρπr^2h,
где ρ - плотность материала груза, r - радиус груза, h - высота груза.
Также нам дано, что период колебаний уменьшится на 3%, значит новый период колебаний будет равен 0.97 от изначального:
T' = 0.97T.
Теперь можем представить уравнение для нового периода колебаний:
0.97T = 2π√(m'/k),
где m' - масса груза с отверстием внутри.
Теперь можем выразить m' через известные величины и радиус отверстия:
m' = ρπ(r^2 - r_h^2)h,
где r_h - радиус отверстия.
Подставляем все в уравнение для нового периода колебаний:
0.97T = 2π√(ρπ(r^2 - r_h^2)h/200),
Далее выражаем r_h и находим его значение:
r_h = √(r^2 - (0.97)^2r^2).
После подстановки известных данных (r = 0.05 м) получим, что радиус отверстия должен быть равен примерно 0.032 метра или 3.2 см.