Материальная точка совершает гармонические колебания по закону...
Помогите, пожалуйста, решить задачу: материальная точка совершает гармонические колебания по закону: (м). Каковы 1) период колебаний данной точки; 2) максимальная скорость ее колебаний; 3) максимальное ускорение с которым совершает колебания рассматриваемая частица?
Вспомним, что если материальная точка совершает гармонические колебания вдоль оси X, то ее движение можно описать при помощи уравнения:
где — амплитуда колебаний; — циклическая частота колебаний; — начальная фаза. В нашей задаче материальная точка совершает гармонические колебания по закону:
Сравнивая выражения (1) и (2), получаем: (м); (); . Мы знаем, что частота связана с периодом формулой:
Следовательно, имеем:
Для того чтобы найти максимальную скорость вспомним кинематические уравнения движения, в частности, уравнение связи координаты и скорости:
Подставим закон колебаний нашей точки, получим:
Исходя из закона, который определяет изменение скорости нашей материальной точки (5), получаем, что максимальная скорость равна:
Из кинематических уравнений движения имеем уравнение, связывающее скорость и ускорение материальной точки:
Следовательно, подставив выражение в (6) имеем:
Тогда максимальное ускорение материальной точки равно:
Ответ: 1) ; 2) м/с; м/c.