Материальная точка массой 10 г клеблется по уравнению x= 5sin п/5t(см). Найти максимальную силу, действующую на точку, и полную энергию колеблющейся точки.
Для нахождения максимальной силы, действующей на точку, нужно найти максимальное ускорение точки. Ускорение равно второй производной координаты по времени:
a = d^2x/dt^2 = 5sin(п/5t)*(-п/5)^2 = -25sin(п/5t)
Максимальное значение синуса равно 1, поэтому максимальное ускорение равно 25. Максимальная сила, действующая на точку, определяется вторым законом Ньютона:
F = ma = 10г25см/с^2 = 250г * см/с^2 = 250 мН
Теперь найдем полную энергию колеблющейся точки. Полная энергия точки равна сумме кинетической и потенциальной энергий:
E = 1/2mv^2 + 1/2kx^2,
где v - скорость точки, k - коэффициент упругости, x - смещение точки от положения равновесия. Так как скорость точки можно найти, как производную координаты по времени:
v = dx/dt = 5cos(п/5t),
то полная энергия точки будет:
E = 1/210г(5cos(п/5t))^2 + 1/2k (5sin(п/5t))^2
E = 250г(25cos^2(п/5t) + 25sin^2(п/5t)) = 250г25 = 6250 мкДж
Поэтому максимальная сила, действующая на точку, равна 250 мН, а полная энергия колеблющейся точки составляет 6250 мкДж.
Для нахождения максимальной силы, действующей на точку, нужно найти максимальное ускорение точки. Ускорение равно второй производной координаты по времени:
a = d^2x/dt^2 = 5sin(п/5t)*(-п/5)^2 = -25sin(п/5t)
Максимальное значение синуса равно 1, поэтому максимальное ускорение равно 25. Максимальная сила, действующая на точку, определяется вторым законом Ньютона:
F = ma = 10г25см/с^2 = 250г * см/с^2 = 250 мН
Теперь найдем полную энергию колеблющейся точки. Полная энергия точки равна сумме кинетической и потенциальной энергий:
E = 1/2mv^2 + 1/2kx^2,
где v - скорость точки, k - коэффициент упругости, x - смещение точки от положения равновесия. Так как скорость точки можно найти, как производную координаты по времени:
v = dx/dt = 5cos(п/5t),
то полная энергия точки будет:
E = 1/210г(5cos(п/5t))^2 + 1/2k (5sin(п/5t))^2
E = 250г(25cos^2(п/5t) + 25sin^2(п/5t)) = 250г25 = 6250 мкДж
Поэтому максимальная сила, действующая на точку, равна 250 мН, а полная энергия колеблющейся точки составляет 6250 мкДж.