Тело, масса которого 3 кг, находится на высоте 16 м над поверхностью земли. Вычисли его потенциальную энергию относительно крыши здания, высота которого 7 м.
По формуле давления твёрдых тел , где F - сила давления (Н), S - площадь опоры (м²). Действующее давление определяем по формуле давления жидкостей , где р - плотность вещества (кг/м³), g - ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с² ≈ 10 м/с²). h - высота столба жидкости (м). Сила действует со стороны
произвонимое давление будет равна половине давленияна дно пробки т.е. . Подставляем в формулу давления твёрдых тел: , из данного выражения выражаем находимую высоту: . В системе СИ: 15 см² = 15*10⁻⁴ м²; плотность воды р = 1000 кг/м³. Подставляем численные данные и вычисляем:
Из этой системы уравнений можно сделать следующие выводы: скорость колебаний тела максимальна и, по абсолютной величине, равна амплитуде скорости в момент прохождения через положение равновесия ( ). При максимальном смещении ()скорость равна нулю; ускорение равно нулю при прохождении телом положения равновесия и достигает наибольшего значения, равного амплитуде ускорения при наибольших смещениях. Ускорение всегда направлено к положению равновесия, поэтому, удаляясь от положения равновесия, тело двигается замедленно, приближаясь к нему – ускоренно. Ускорение всегда прямо пропорционально смещению, а его направление противоположно направлению смещения. Все эти выводы могут служить определением гармонического колебания. Начальная фаза φ0 определяется из начальных условий конкретной задачи (точно так же, как и амплитуда А). Найдем разность фаз Δφ между фазами смещения х и скорости υx.Отсюда видно, что Δφ = φx - φv = π / 2, то есть скорость опережает смещение по фазе на π/2. Аналогично можно показать, что ускорение, в свою очередь, опережает скорость по фазе на π/2: ax = – am sin (ω t + φ0) = am sin (ω t + φ0 + π) = am sin (φa), т.к. , то φa - φv = ω t + φ0 + π - ω t - φ0 - π/2 = π/2, или φv - φa = - π/2. Тогда ускорение опережает смещение на π, или φx - φa = - π, то есть смещение и ускорение находятся в противофазе. Все выше- изложенное хорошо иллюстрируется
По формуле давления твёрдых тел
, где F - сила давления (Н), S - площадь опоры (м²). Действующее давление определяем по формуле давления жидкостей
, где р - плотность вещества (кг/м³), g - ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с² ≈ 10 м/с²). h - высота столба жидкости (м). Сила действует со стороны
произвонимое давление будет равна половине давленияна дно пробки т.е.
. Подставляем в формулу давления твёрдых тел:
, из данного выражения выражаем находимую высоту:
. В системе СИ: 15 см² = 15*10⁻⁴ м²; плотность воды р = 1000 кг/м³. Подставляем численные данные и вычисляем: 