К пружине подвешено тело массой 2 кг . Если к нему присоединить тело массой 300 г , то пружина растянется еще на 2 см. Определить период колебаний , если тристаграмовий довесок снять и дать возможность телу массой 2 кг колебаться?
Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон Гука.
Согласно закону Гука, сила упругости пружины F = -kx, где k - коэффициент жесткости пружины, x - удлинение (сжатие) пружины относительно положения равновесия.
По условию известно, что при подвешивании к телу массой 2 кг тела массой 300 г, пружина растянулась на 2 см = 0.02 м. Таким образом, сила упругости при этом состоянии будет равна:
F = kx F = k * 0.02
Также известно, что сила притяжения F пружины и тела массой 300 г равна силе тяжести этого тела:
mg = k 0.02 0.3 9.81 = k 0.02 k = 14.715 Н/м
Теперь мы можем определить уравнение колебаний пружины без дополнительного тела:
m*x'' = -kx
где m - масса, x'' - вторая производная по времени от координаты x.
Подставим известные значения и решим уравнение:
2*x'' = -14.715x x'' + 7.3575x = 0
Таким образом, уравнение колебаний для тела массой 2 кг имеет вид:
x(t) = A*cos(ωt + φ)
где ω - угловая частота колебаний, A - амплитуда колебаний, φ - начальная фаза.
Для определения периода колебаний нам необходимо выразить частоту из уравнения ω = 2π/T, где Т - период колебаний.
Таким образом, итоговый ответ: период колебаний пружины без трёхстаграмового довеска равен T = 2π/ω.
Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон Гука.
Согласно закону Гука, сила упругости пружины F = -kx, где k - коэффициент жесткости пружины, x - удлинение (сжатие) пружины относительно положения равновесия.
По условию известно, что при подвешивании к телу массой 2 кг тела массой 300 г, пружина растянулась на 2 см = 0.02 м. Таким образом, сила упругости при этом состоянии будет равна:
F = kx
F = k * 0.02
Также известно, что сила притяжения F пружины и тела массой 300 г равна силе тяжести этого тела:
mg = k 0.02
0.3 9.81 = k 0.02
k = 14.715 Н/м
Теперь мы можем определить уравнение колебаний пружины без дополнительного тела:
m*x'' = -kx
где m - масса, x'' - вторая производная по времени от координаты x.
Подставим известные значения и решим уравнение:
2*x'' = -14.715x
x'' + 7.3575x = 0
Таким образом, уравнение колебаний для тела массой 2 кг имеет вид:
x(t) = A*cos(ωt + φ)
где ω - угловая частота колебаний, A - амплитуда колебаний, φ - начальная фаза.
Для определения периода колебаний нам необходимо выразить частоту из уравнения ω = 2π/T, где Т - период колебаний.
Таким образом, итоговый ответ: период колебаний пружины без трёхстаграмового довеска равен T = 2π/ω.