Через какое время после прохождения колеблющейся точкой положения равновесия её скорость второй раз станет равной половине своего амплитудного значения (и при этом будет иметь то же, что и в первый раз, направление)? Период колебаний равен 4 с
Уравнение гармонических колебаний x(t)=A\sin(wt)=A\sin(\frac{2\pi}{T} (1)
где x(t), A,w,t,T - соответственно значение отклонения от положения равновесия, амплитуда, угловая частота, время, период колебаний.
Чтобы найти зависимость скорости колеблющейся точки от времени возьмем производную от (1) по времени:
v(t)=\frac{2\pi A}{T}\cos(\frac{2\pi t}{T}) (2)
Амплитудное значение скорости v_{max}=\frac{2\pi A}{T}
Значение скорости согласно условию равно половине максимального
Подставим (3) в (2) и решим уравнение с одним неизвестным t, то есть найдем момент времени, в который значение скорости равно половине амплитудного (максимального) значения скорости
\frac{\pi A}{T}=\frac{2\pi A}{T}\cos(\frac{2\pi t}{T})
\cos(\frac{2\pi t}{T})=0,5 t=\frac{T}{6}
Изобразим для наглядности график колебаний точки и скорости. Скорость - красной линией, а отклонение точки от равновесия - синей.
Значение скорости согласно условию равно половине максимального
v=\frac{\pi A}{T} (3)
\frac{\pi A}{T}=\frac{2\pi A}{T}\cos(\frac{2\pi t}{T})
\cos(\frac{2\pi t}{T})=0,5 t=\frac{T}{6}
Изобразим для наглядности график колебаний точки и скорости. Скорость - красной линией, а отклонение точки от равновесия - синей.
Косинус и соответственно скорость будет иметь значение 0,5Vmax и знак + в моменты времени t=\frac{\pi}{3} t=\frac{5\pi}{3}
Как видим, точка проходит положение равновесия в момент t=\pi. Тогда искомое время:
Как видим, точка проходит положение равновесия в момент t=\pi. Тогда искомое время:
t_x=\frac{5\pi}{3}-\pi=\frac{2}{3}\pi
Период T=2\pi, тогда \pi соответствует времени 2 секунды. Искомое время в секундах:
t_x=\frac{2*2}{3}\approx 1,33\;c
Ответ: 1,33 секунды
Комментарии
Отправить комментарий
Здесь вы можете оставить ваш комментарий.