Шарик массой 100 г, прикреплённый к лёгкой пружине жесткостью 200 Н/м, совершает свободные гармонические колебания в горизонтальном направлении.  Определите максимальное отклонение шарика от положения равновесия, если в некоторый момент времени его скорость равна 3 м/с, а отклонение от положения равновесия в этот же момент было 4 см. Трением пренебречь.
спросил 01 Май, 23 от аноним в категории школьный раздел

решение вопроса

0
Для определения максимального отклонения шарика от положения равновесия воспользуемся уравнением гармонических колебаний:

x = A * cos(ωt + φ)

где x - отклонение шарика от положения равновесия, A - амплитуда колебаний, ω - угловая частота колебаний, t - время, φ - начальная фаза колебаний.

Из условия задачи известно, что в некоторый момент времени скорость шарика равна 3 м/с, а отклонение от положения равновесия составляет 4 см. Также известно, что трение пренебрежимо мало, поэтому можно считать, что энергия сохраняется.

Скорость шарика можно выразить как производную от отклонения по времени:

v = dx/dt = -A * ω * sin(ωt + φ)

Подставим известные значения и найдем угловую частоту:

3 м/с = -0.04 м * ω * sin(ωt + φ)

Так как sin(ωt + φ) не может быть больше 1 или меньше -1, то можно сказать, что |3 м/с| = 0.04 м * ω

Отсюда получаем:

ω = |3 м/с| / 0.04 м = 75 рад/с

Теперь, зная угловую частоту, можно найти амплитуду колебаний:

A = x / cos(ωt + φ) = 0.04 м / cos(75 рад/с * t + φ)

Так как в некоторый момент времени отклонение составляет 4 см, то:

4 см = 0.04 м / cos(75 рад/с * t + φ)

cos(75 рад/с * t + φ) = 0.04 м / 4 см = 0.01 м/м

Известно, что максимальное значение cos(75 рад/с * t + φ) равно 1, поэтому:

1 = 0.01 м/м

Отсюда получаем:

t + φ = 0

Таким образом, максимальное отклонение шарика от положения равновесия составляет 4 см.

Ответ: Максимальное отклонение шарика от положения равновесия равно 4 см.
ответил 13 Июль, 23 от Дени Дидро

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.