Кинематический 3акон движения гармонического осциллятора имеет вид x(t)=acos(bt+c ), где а=16 cм, b=7pi/12, c= 5pi/12.если в момент времени t=3c потенциальная энергия осциллятора равнда 24мдж, то его кинетическая энергия в этот момент равна мдж
При отсутствии трения сумма потенциальной энергии E1 и кинетической энергии E2 осциллятора остаётся постоянной: E1+E2=const. Так как E1=k*x²/2, где k - жёсткость пружины, то отсюда k=2*E1/x². В момент времени t=3c x(3)=0,16*cos(13*π/6)=0,16*cos(π/6)=0,16*√3/2≈0,14 м, и тогда k≈2*24000000/0,14²≈2448979591,84 Н/м. Скорость v(t)=dx/dt=-A*B*sin(B*t+C). Из выражений для x(t) и v(t) следует, что в момент времени t=1 с потенциальная энергия E1 максимальна, а кинетическая энергия E2=m*v²/2 равна 0. Значит, при t=1с E1+E2=E1=const, и найдя значение E1 в этот момент, мы найдём и значение суммы E1+E2. При t=1 с E1≈2448979591,84*(0,16)²*(-1)²/2≈31346939 Дж. Тогда в момент времени t=3 с Е2≈31346939-24000000=7346939 Дж≈7,35 мДж. ответ: ≈7,35 мДж.
Формула: A = Fs, где А - работа, F - сила и s - пройденный путь. Единица измерения - Джоули [Дж]
Пример. Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м. Плотность гранита 2500 кг/м3.
Дано: V = 0,5 м3 ρ = 2500 кг/м3 h = 20 м
А=?
Решение: A = Fs, где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т. е. F = Fтяж. А силу тяжести можно определить по массе плиты: Fтяж = gm. Массу плиты вычислим, зная ее объем и плотность гранита: m = ρV; s = h, т. е. путь равен высоте подъема.
Итак, m = 2500 кг/м3 · 0,5 м3 = 1250 кг. F = 9,8 Н/кг · 1250 кг ≈ 12 250 Н. A = 12 250 Н · 20 м = 245 000 Дж = 245 кДж.
При отсутствии трения сумма потенциальной энергии E1 и кинетической энергии E2 осциллятора остаётся постоянной: E1+E2=const. Так как E1=k*x²/2, где k - жёсткость пружины, то отсюда k=2*E1/x². В момент времени t=3c x(3)=0,16*cos(13*π/6)=0,16*cos(π/6)=0,16*√3/2≈0,14 м, и тогда k≈2*24000000/0,14²≈2448979591,84 Н/м. Скорость v(t)=dx/dt=-A*B*sin(B*t+C). Из выражений для x(t) и v(t) следует, что в момент времени t=1 с потенциальная энергия E1 максимальна, а кинетическая энергия E2=m*v²/2 равна 0. Значит, при t=1с E1+E2=E1=const, и найдя значение E1 в этот момент, мы найдём и значение суммы E1+E2. При t=1 с E1≈2448979591,84*(0,16)²*(-1)²/2≈31346939 Дж. Тогда в момент времени t=3 с Е2≈31346939-24000000=7346939 Дж≈7,35 мДж. ответ: ≈7,35 мДж.