Нужна помощь в физике Груз массой 200 г, подвешенный к пружине, совершил 30 колебаний за 1 мин после того, как его сместили от положения равновесия. Определите жесткость пружины, составьте уравнение колебаний, если амплитуда колебаний 10 см, начальную фазу колебаний принять равной нулю. Построить график колебаний, найти полную энергию системы, кинетическую и потенциальную энергию при t=T/8

19 Янв 2020 в 19:49
143 +1
1
Ответы
1

Для определения жесткости пружины воспользуемся формулой для периода колебаний:
T = 2π * √(m/k),
где m - масса груза, k - жесткость пружины, T - период колебаний.

Из условия известно, что T = 1 мин = 60 с, m = 200 г = 0.2 кг.
Подставляем известные значения и найдем жесткость пружины:
60 = 2π √(0.2/k)
30 = π √(0.2/k)
900 = π^2 0.2 / k
k = π^2 0.2 / 900 ≈ 0.0069 Н/м.

Уравнение колебаний имеет вид:
x(t) = Acos(2πft + φ),
где A - амплитуда колебаний, f - частота колебаний, φ - начальная фаза колебаний.

f = 1 / T = 1 / 60 ≈ 0.0167 Гц.
A = 10 см = 0.1 м.

Подставляем известные значения и получаем уравнение колебаний:
x(t) = 0.1cos(2π0.0167*t).

Для нахождения полной энергии системы и ее кинетической и потенциальной энергии в момент времени t=T/8 подставим t = T/8 = 60/8 = 7.5 с в уравнение колебаний и определим расстояние х(t). Далее, с помощью формул для кинетической (K) и потенциальной (P) энергии найдем эти значения в указанный момент времени:
K = 0.5 m (dx/dt)^2, P = 0.5 k x^2, полная энергия E = K + P.

Таким образом, после нахождения расстояния, следует вычислить производную x по времени, подставить в формулы для K и P, и найти эти значения в момент времени t=7.5 с.

После выполнения всех вычислений можно построить график колебаний, представив зависимость x(t) от времени.

18 Апр 2024 в 19:35
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир