Когда к пружине подвесили груз, она удлинилась на 2,5 см. Какая частота гармонических колебаний возможна для груза на этой пружине?

Физика 11 класс Гармонические колебания пружина груз удлинение гармонические колебания частота физика 11 класс Новый

Чтобы найти частоту гармонических колебаний груза на пружине, нам нужно воспользоваться формулой для частоты колебаний, которая выглядит следующим образом:

f = (1 / (2π)) * √(k / m)

Где:

• f - частота колебаний (в герцах)
• k - жесткость пружины (в Н/м)
• m - масса груза (в кг)

Для того чтобы использовать эту формулу, нам необходимо определить жесткость пружины (k) и массу груза (m).

1. **Определение жесткости пружины (k)**:

По закону Гука, сила, с которой пружина действует на груз, равна:

F = k * Δx

Где:

• F - сила тяжести, действующая на груз (в Н)
• Δx - удлинение пружины (в метрах)

Сила тяжести выражается как:

F = m * g

где g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Таким образом, мы можем выразить жесткость пружины:

k = F / Δx = (m * g) / Δx

2. **Подставим значения**:

Мы знаем, что удлинение пружины Δx = 2,5 см = 0,025 м. Однако для дальнейших расчетов нам нужна масса груза (m). Предположим, что масса груза равна 1 кг (вы можете подставить другое значение, если оно известно).

Теперь подставим значения в формулу для k:

k = (1 кг * 9,81 м/с²) / 0,025 м = 392,4 Н/м

3. **Теперь можем найти частоту колебаний**:

Подставим найденное значение жесткости (k) и массу груза (m) в формулу для частоты:

f = (1 / (2π)) * √(392,4 Н/м / 1 кг)

Теперь вычислим:

f = (1 / (2π)) * √(392,4) ≈ (1 / 6,283) * 19,8 ≈ 3,16 Гц

Таким образом, частота гармонических колебаний груза на пружине составляет примерно 3,16 Гц.