4. Период гармонических колебаний материальной точки, колеблющейся вдоль оси Ох, T=2,4 с. Через какой минимальный промежуток времени смещение точки из положения равновесия будет равно половине амплитуды?
Физика 11 класс Гармонические колебания гармонические колебания Период колебаний смещение точки амплитуда колебаний физика 11 класс движение вдоль оси Oх Новый
Для решения данной задачи давайте вспомним, как выглядит закон гармонических колебаний. Смещение x точки от положения равновесия можно описать следующим уравнением:
x(t) = A * sin(ωt + φ)
где:
В данной задаче нам известен период колебаний T = 2,4 с. Сначала найдем угловую частоту ω:
ω = 2π / T
Подставим значение T:
ω = 2π / 2,4 ≈ 2,618 рад/с
Теперь нам нужно найти время, когда смещение x будет равно половине амплитуды, то есть:
x(t) = A / 2
Подставим это значение в уравнение колебаний:
A / 2 = A * sin(ωt + φ)
Сократим A (при условии, что A не равно 0):
1/2 = sin(ωt + φ)
Теперь найдем значение угла, для которого синус равен 1/2. Это происходит при:
ωt + φ = π/6 + 2kπ
или
ωt + φ = 5π/6 + 2kπ
где k - целое число (это учитывает периодичность функции синуса).
Рассмотрим первый случай, когда k = 0:
ωt + φ = π/6
Теперь выразим t:
t = (π/6 - φ) / ω
Для второго случая:
ωt + φ = 5π/6
Также выразим t:
t = (5π/6 - φ) / ω
Теперь нам нужно найти минимальный промежуток времени между этими двумя моментами. Так как период T = 2,4 с, минимальное время между этими двумя моментами будет равняться:
Δt = (5π/6 - π/6) / ω = (4π/6) / ω = (2π/3) / ω
Подставим значение ω:
Δt = (2π/3) / (2,618) ≈ 0,240 с
Таким образом, минимальный промежуток времени, через который смещение точки из положения равновесия будет равно половине амплитуды, составляет примерно 0,240 секунды.