Задание 22

Расчётная задача по механике (один раздел курса) · 73 задания

Задание №22
№22Лёгкое
Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности Земли под углом 60° к горизонту, достиг максимальной высоты, равной 5 м. Сколько време…
Свободное падение
Задание №22
№22Среднее
Плоская льдина плавает в воде, выступая над её поверхностью на высоту h = 0,02 м. Определите массу льдины, если её площадь S = 2500 см². Плотность л…
Закон Архимеда. Условие плавания тел
Задание №22
№22Лёгкое
Определите время прохождения поездом последнего километра пути перед остановкой, если изменение его скорости на этом пути составило 10 м/с. Ускорение…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №22
№22Среднее
Деревянная линейка длиной l = 90 см выдвинута за край стола на 1/4 часть своей длины. При этом она не опрокидывается, если на её правом конце лежит гр…
Условия равновесия твёрдого тела в ИСО
Задание №22
№22Среднее
Автомобиль массой 2500 кг двигался по дороге. Eгo положение на дороге изменялось согласно графику зависимости координаты х от времени t (см. рис.). Оп…
Кинетическая энергия материальной точки
Задание №22
№22Лёгкое
В процессе прямолинейного равноускоренного движения тело за 2 с прошло 20 м, увеличив свою скорость в 3 раза. Чему была равна начальная скорость тела?
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №22
№22Лёгкое
Два груза, связанных нерастяжимой и невесомой нитью, движутся по гладкой горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы F, приложенной к…
Второй закон Ньютона: для материальной точки в ИСО
Задание №22
№22Среднее
Два груза, связанных нерастяжимой и невесомой нитью, движутся по гладкой горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы F, приложенной к…
Второй закон Ньютона: для материальной точки в ИСО
Задание №22
№22Лёгкое
Последний километр пути перед остановкой поезд преодолел за 250 с. Какова была скорость поезда в начале торможения? Ускорение поезда считать постоянны…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №22
№22Сложное
Груз подвешен на пружине жёсткостью 100 Н/м к потолку лифта. Лифт равноускоренно опускается вниз на расстояние 5 м в течение 2 с. Какова масса груза,…
Второй закон Ньютона: для материальной точки в ИСО
Задание №22
№22Лёгкое
Тележка массой 50 кг движется со скоростью 1 м/с по гладкой горизонтальной дороге. Каким станет модуль скорости тележки, если мальчик массой 50 кг дог…
Закон изменения и сохранения импульса. Реактивное движение
Задание №22
№22Сложное
Груз массой 0,4 кг подвешен на пружине жёсткостью 100 Н/м к потолку лифта. Лифт равноускоренно поднимается вверх на расстояние 5 м в течение 2 с. Како…
Второй закон Ньютона: для материальной точки в ИСО

Задание №22 — Гармонические колебания материальной точки

Груз массой 2 кг, закреплённый на пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает гармонические колебания. Максимальное ускорение груза при этом равно 10 м/с². Какова максимальная скорость груза?

Ваше решениедо 2 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Дано: m = 2 кг; k = 200 Н/м; а_max = 10 м/с²

Найти: v_max - ?

Решение:
Воспользуемся соотношениями, связывающими максимальное смещение тела с амплитудными значениями его скорости и ускорения при гармонических колебаниях:
$v_{max} = \omega A ( 1 ) ,$ в данном выражении $\omega$ обозначает циклическую частоту, а А — амплитуду смещения.
$a_{max} = \omega^{2} A ( 2 )$

Выразим искомую величину, подставив уравнение (1) во второе равенство (2):
$a_{max} = \omega v_{max} ( 3 )$
$v_{max} = \frac{a_{max}}{\omega} ( 4 )$
$\omega = \frac{2 \pi}{T} ( 5 ) ,$ здесь T представляет собой период колебательного процесса.
$T = 2 \pi \sqrt{\frac{m}{k}} ( 6 )$

Объединим формулы (6) и (5):
$\omega = \sqrt{\frac{k}{m}} ( 7 )$

Используя полученное выражение (7), найдем значение из формулы (4):
$v_{max} = a_{max} \sqrt{\frac{m}{k}} = 10 \cdot \sqrt{\frac{2}{200}} = 1 м / с$

Ответ: v_max= 1 м/с

Источник: ФИПИ