Задание
Груз на пружине совершает колебания с периодом 1 с, проходя по вертикали расстояние 30 см. Какова максимальная скорость груза? максимальное ускорение?
ответ
Максимальная скорость при колебаниях груза равна произведению амплитуды ( т. Е. Максимального смещения от положения равновесия) на циклическую частоту v = A×ω = A×(2π/T) = 0,3×(6,28/1) = 1,884 м/с. ω -циклическая частота, T - период колебаний.
сначала найдем максимальную высоту из закона сохранения энергии
mgh=mv*v/2
массу сокращаю и получаю что высота равна скорость в квадрате деленное на удвоенное ускорение свободного падения
h=v*v/2g=28*28/2*9.8=784/18.6=40метров
теперь нахожу время подъема из уравнения кинематики
v=v0-gt -
конечная скорость(она в верхней точке будет равна нулю, потому что тело на мгновенье остановится и только потом начнет падать) равна начальная скорость минус ускорение свободного падения(со знаком минус потому что направлено вниз, противоположно скорости) умноженное на время
0=28-10t
t=2.8с
опять записываю закон сохранения энергии
mgh=mv*v/2
но теперь уже найду из него скорость на высоте равной половине максимальной т.е 20 метров
v= 2gh=2*10*20=20м/с
подставляю в уравнение кинематики(здесь скорость другая-конечная 20м/с-та что только что нашла , а начальная-28м/с-из условия)
v=v0-gt
20=28-10t
t=0.8с
ответ высота 40метров, время 2,8с и время на половине высоты 0,8с