Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Материальная точка совершает гармонические колебания по закону...

DWQA QuestionsМатериальная точка совершает гармонические колебания по закону…
0 +1 -1
AlexAlex Админ. спросил 7 лет назад

Помогите, пожалуйста, решить задачу: материальная точка совершает гармонические колебания по закону: x=5\cos (\frac{\pi}{4}t +\frac{\pi}{8}) (м). Каковы 1) период колебаний данной точки; 2) максимальная скорость ее колебаний; 3) максимальное ускорение с которым совершает колебания рассматриваемая частица?

1 ответ
0 +1 -1
FizikFizik Админ. ответил 7 лет назад

Вспомним, что если материальная точка совершает гармонические колебания вдоль оси X, то ее движение можно описать при помощи уравнения:

    \[ x=A\cos (\omega_0t+\phi) (1),\]

где A — амплитуда колебаний; \omega_0 — циклическая частота колебаний; \phi — начальная фаза. В нашей задаче материальная точка совершает гармонические колебания по закону:

    \[x=5\cos (\frac{\pi}{4}t +\frac{\pi}{8})(2),\]

Сравнивая выражения (1) и (2), получаем: A=5 (м); \omega_0=\frac{\pi}{4}  (\frac{1}{c}); \phi =\frac{\pi}{8}. Мы знаем, что частота \omega_0 связана с периодом формулой:

    \[T=\frac{2\pi}{\omega_0}(3).\]

Следовательно, имеем:

    \[T=\frac{2\pi}{\frac{\pi}{4}}=8.\]

Для того чтобы найти максимальную скорость вспомним кинематические уравнения движения, в частности, уравнение связи координаты и скорости:

    \[v_x=\frac{dx}{dt}(4).\]

Подставим закон колебаний нашей точки, получим:

    \[v_x=-5\cdot \frac{\pi}{4}\sin( \frac{\pi}{4}t +\frac{\pi}{8}) (5).\]

Исходя из закона, который определяет изменение скорости нашей материальной точки (5), получаем, что максимальная скорость равна:

    \[v_{x max}=5\cdot \frac{\pi}{4}=3,925.\]

Из кинематических уравнений движения имеем уравнение, связывающее скорость и ускорение материальной точки:

    \[a_x=\frac{dv_x}{dt}(6).\]

Следовательно, подставив выражение v_x (t) в (6) имеем:

    \[a_x=-5\cdot (\frac{\pi}{4})^2\cos( \frac{\pi}{4}t +\frac{\pi}{8})(7).\]

Тогда максимальное ускорение материальной точки равно:

    \[a_{x max}=5\cdot (\frac{\pi}{4})^2\approx3,1.\]

Ответ: 1) T=8 c; 2) v_{x max}=3,925 м/с; a_{x max}=3,1м/c^2.

Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы добавить ответ.

Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.