Маятник прибора для улавливания земных колебаний представляет собой рычаг с грузом весом P= 200H (рис.86). Чему равна сила, действующая на пружину в точке А, если АО=8см, АВ=12см?
Теперь можем найти силу, действующую на пружину в точке А. Она равна: F = k x1 F = 8,06 0,08 = 0,6488 H, то есть примерно 0,65 H (округлим до десятых).
Таким образом, сила, действующая на пружину в точке А, равна примерно 0,65 H.
Для решения этой задачи можно воспользоваться законом сохранения энергии.
При движении маятника в положение равновесия нужно учитывать, что кинетическая энергия тела обращается в потенциальную энергию пружины и наоборот.
Исходные данные:
Масса груза: m = P/g = 200/10 = 20 кг
Расстояние АО: r1 = 8см = 0,08м
Расстояние АВ: r2 = 12см = 0,12м
Потенциальная энергия пружины выражается формулой:
П = (1/2)kx^2
Где k - жёсткость пружины, x - удлинение/укорочение пружины.
Кинетическую энергию можно выразить как:
K = (1/2)mv^2
Поскольку на груз действует только сила пружины, то скорость (v) груза в вершине колебаний равна 0.
Таким образом, мы можем записать закон сохранения энергии:
(1/2)kx1^2 = mgy1 + (1/2)kx2^2
Где y1 - высота, на которой находится груз в точке А, по сути, это разница между длиной пружины АО и АВ, то есть 0,12м - 0,08м = 0,04м.
Подставляя найденное в рассматриваемое уравнение, найдем жесткость пружины:
(1/2)k(0,04)^2 = 20100,04 + (1/2)k*(0,12)^2
0,0008k = 8 + 0,0072k
0,9928k = 8
k = 8/0,9928 = 8,06 H/м
Теперь можем найти силу, действующую на пружину в точке А. Она равна:
F = k x1
F = 8,06 0,08 = 0,6488 H, то есть примерно 0,65 H (округлим до десятых).
Таким образом, сила, действующая на пружину в точке А, равна примерно 0,65 H.