Горизонтальный пружинный маятник совершает незатухающие гармонические колебания с амплитудой 10 см. Какую максимальную скорость развивает груз маятника во время колебаний? Жесткость пружины 100 Н/м, масса груза 1 кг.
Для горизонтального пружинного маятника период колебаний можно найти по формуле:
T = 2π√(m/k),
где m - масса груза, k - жесткость пружины.
Для нашего случая, m = 1 кг, k = 100 Н/м:
T = 2π√(1/100) = 2π√(0.01) = 2π*0.1 = 0.2π с.
Скорость груза в момент прохождения положения равновесия равна нулю, а максимальная скорость достигается в крайних положениях. Так как амплитуда колебаний равна 10 см (или 0.1 м), то максимальная кинетическая энергия груза равна потенциальной энергии пружины в крайнем положении. Таким образом, максимальная скорость груза можно найти из соотношения:
mv_max^2/2 = kA^2/2,
где v_max - максимальная скорость груза, A - амплитуда колебаний.
Для горизонтального пружинного маятника период колебаний можно найти по формуле:
T = 2π√(m/k),
где m - масса груза, k - жесткость пружины.
Для нашего случая, m = 1 кг, k = 100 Н/м:
T = 2π√(1/100) = 2π√(0.01) = 2π*0.1 = 0.2π с.
Скорость груза в момент прохождения положения равновесия равна нулю, а максимальная скорость достигается в крайних положениях. Так как амплитуда колебаний равна 10 см (или 0.1 м), то максимальная кинетическая энергия груза равна потенциальной энергии пружины в крайнем положении. Таким образом, максимальная скорость груза можно найти из соотношения:
mv_max^2/2 = kA^2/2,
где v_max - максимальная скорость груза, A - амплитуда колебаний.
Подставляем известные значения:
1v_max^2/2 = 100(0.1)^2/2,
v_max^2 = 1,
v_max = 1 м/c.
Таким образом, максимальная скорость груза маятника равна 1 м/c.