Какова длина нити, если шарик массой 80 г, подвешенный на невесомой нерастяжимой нити, совершает гармонические колебания с амплитудой 12 см и модулем максимального импульса 0,024 кг*м/c?
Физика 11 класс Гармонические колебания
Для решения данной задачи нам нужно использовать формулы, которые связывают массу тела, его амплитуду колебаний и максимальный импульс. Давайте разберем шаги по решению.
Шаг 1: Определение необходимых формулМы знаем, что максимальный импульс (p_max) можно выразить через массу (m) и максимальную скорость (v_max):
p_max = m * v_max
Также максимальная скорость в гармонических колебаниях связана с амплитдой (A) и угловой частотой (ω):
v_max = A * ω
Таким образом, мы можем выразить максимальный импульс через амплитуду и угловую частоту:
p_max = m * A * ω
Шаг 2: Подставим известные значенияУ нас есть следующие данные:
Теперь подставим известные значения в формулу для максимального импульса:
0,024 = 0,08 * 0,12 * ω
Решим это уравнение для ω:
Угловая частота в колебаниях связана с длиной нити (l) по формуле:
ω = √(g/l),
где g - ускорение свободного падения (примем g ≈ 9,81 м/с²).
Теперь выразим длину нити:
Подставим значения:
Длина нити составляет примерно 1,57 метра.