Материальная точка совершает гармонические колебания с амплитудой a = 15 см и периодом t = 4 с. определить следующие точки через 0,5 с от начала колебания.
В задаче ничего не сказано о начальной фазе колебаний, поэтому будем считать ее равной нулю. Будем считать, что колебания совершаются по закону косинуса x = A * cos(ωt) ω = 2 * π / T = 2 * π / 4 c = π/2 рад/с при t = 0 => x = 0,15 м * cos 0 = 0,15 м при t = 0,5 с x = 0,15 с * cos(π/2 * 0,5 с) = 0,15 с * cos π/4 = 0,15 м * 0,707 ≈ 0,11 м
1. До выстрела пружина пистолета сжата, то есть обладает потенциальной энергией. В момент выстрела пружина разжимается, толкая снаряд, при этом её потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию снаряда. Горизонтальное перемещение снаряда не меняет его энергию, но при этом он ещё и падает, значит его потенциальная энергия уменьшается, а точнее переходит в кинетическую (в добавок к начальной его кинетической энергии от пружины). Чем ниже снаряд, тем меньше его потенциальная энергия, и тем выше кинетическая (то есть и скорость движения). У самой земли прям перед падением его потенциальная энергия равна 0, а кинетическая максимальна.
2. Найдём скорость вылета V0 через начальную кинетическую энергию Eк0: Eк0 = m*V0²/2 Как говорилось выше, эта кинетическая энергия равна потенциальной энергии сжатой пружины Eпр: Eк0 = Eпр m*V0²/2 = Eпр Потенциальная энергия пружины жёсткостью k, сжатой на величину x: Eпр = k*x²/2, тогда m*V0²/2 = k*x²/2 m*V0² = k*x² V0 = √(k*x²/m) V0 = √(1800 Н/м * (4 см)² / 80 г) Переведу всё в СИ: V0 = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / 0,08 кг) V0 = √(36 м²/с²) V0 = 6 м/с
3. На высоте h =1 м снаряд обладал потенциальной энергией относительно земли: Eп = m*g*h Прям перед падением на землю вся эта потенциальная энергия перешла в кинетическую (в добавок к кинетической энергии от пружины). Тогда перед падением кинетическая энергия: Eк = Eпр + Eп Eк = k*x²/2 + m*g*h Распишем кинетическую энергию через массу m и искомую скорость V: m*V²/2 = k*x²/2 + m*g*h V = √(k*x²/m + 2*g*h) V = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / (0,08 кг) + 2 * 10 Н/кг * 1 м) V = √(56 м²/с²) V ≈ 7,5 м/с
Дано W=5кВт=5000Вт m=1,5т=1500кг h=25м ρв=1030кг/м³ ρб=2200кг/м³ Найти t W=A/t, где А- работа против силы F - равнодействующей силы тяжести и силы Архимеда. Откуда t=A/W А=F*h F=Fт-Fa Сила тяжести Fт=mg Сила Архимеда Fа=ρв*V*g, где V - объем вытесненной воды, g - ускорение свободного падения. g≈10Н/кг Объем вытесненной плитой воды равен объему плиты. m=ρб*V V=m/ρб Fа=ρв*(m/ρб)*g=(ρв/ρб)mg F=mg-(ρв/ρб)mg=mg (1-ρв/ρб) A=mgh(1-ρв/ρб) t=mgh(1-ρв/ρб)/W=1500кг*10Н/кг²* 25м (1 - (1030кг/м³ /2200кг/м³))/5000Вт = 15000Н* 25м *0,53/5000 Н*м/с= 3* 25 *0,53 с=39,75с≈40с
Будем считать, что колебания совершаются по закону косинуса
x = A * cos(ωt)
ω = 2 * π / T = 2 * π / 4 c = π/2 рад/с
при t = 0 => x = 0,15 м * cos 0 = 0,15 м
при t = 0,5 с
x = 0,15 с * cos(π/2 * 0,5 с) = 0,15 с * cos π/4 = 0,15 м * 0,707 ≈ 0,11 м