Математический маятник совершает гармонические колебания. Сравните
модули силы натяжения N нити и силы тяжести mg в среднем положении.
Домашние задания: Физика
Помогите с физикой, не понимаю задачу
Уравнение этих гармонических колебаний:
ф = ф°*sin(2п*t/Т), (*). ф° — угол начального отклонения (радиан);
где период Т выражается через длину маятника L так:
T = 2п*sqrt(L/g);
среднему положению маятника отвечают значения фазы 2р*t/Т = kп = k*180°. В частности — при t = 0 (k = 0).
Угловая скорость ω выражается из уравнения (*): ω = dф/dt = ф°*(2п/Т) *cos(2п*t/Т) = ω°*cos(2п*t/Т), где ω° = ф°*2п*/Т
Линейная скорость маятника в среднем положении (t=0): V = ω*L = ω°*L = ф°*L*2п/(2п*sqrt(L/g) = ф°*sqrt(L*g). Тогда:
1. Сила тяжести — mg.
2. Сила N = mg Fцб = mg + mV^2/L = mg + m*(ф°*sqrt(L*g))^2/L = m*g + m*(ф°)^2*g) = mg*(1 + (ф°)^2).
3. N/mg = 1 + (ф°)^2. — так что если ф° = 0.1 рад ( ~ 6° ), т. е. ещё. малые колебания, то N/mg = 1 + (0,1)^2 = 1,01. {{ при больших ф° маятник уже НЕ математический }}
Ответ: N/mg = 1 + (ф°)^2.
PS: не поленись проверить преобразования — ведь только что наступил Новый год!
ф = ф°*sin(2п*t/Т), (*). ф° — угол начального отклонения (радиан);
где период Т выражается через длину маятника L так:
T = 2п*sqrt(L/g);
среднему положению маятника отвечают значения фазы 2р*t/Т = kп = k*180°. В частности — при t = 0 (k = 0).
Угловая скорость ω выражается из уравнения (*): ω = dф/dt = ф°*(2п/Т) *cos(2п*t/Т) = ω°*cos(2п*t/Т), где ω° = ф°*2п*/Т
Линейная скорость маятника в среднем положении (t=0): V = ω*L = ω°*L = ф°*L*2п/(2п*sqrt(L/g) = ф°*sqrt(L*g). Тогда:
1. Сила тяжести — mg.
2. Сила N = mg Fцб = mg + mV^2/L = mg + m*(ф°*sqrt(L*g))^2/L = m*g + m*(ф°)^2*g) = mg*(1 + (ф°)^2).
3. N/mg = 1 + (ф°)^2. — так что если ф° = 0.1 рад ( ~ 6° ), т. е. ещё. малые колебания, то N/mg = 1 + (0,1)^2 = 1,01. {{ при больших ф° маятник уже НЕ математический }}
Ответ: N/mg = 1 + (ф°)^2.
PS: не поленись проверить преобразования — ведь только что наступил Новый год!
Суть в том, что если маятник просто висит, N=mg.
А если движется через Нижнюю точку, то к натяжению N=mg добавляется центробежная (вниз) сила. Причем при малом размахе она близка к нулю а при большом размахе (и при большой длине маятника) заметно увеличивается.
Гармоническими колебания будут при отклонении не более 90°. Иначе - рывки нити, движение груза не по окружности. Вот теперь можно писать уравнения, искать зависимость центробежной силы и натяжения в нижней точке от угла максимального (начального) отклонения.
То есть ответ не число, а зависимость, что уже объяснено выше.
А если движется через Нижнюю точку, то к натяжению N=mg добавляется центробежная (вниз) сила. Причем при малом размахе она близка к нулю а при большом размахе (и при большой длине маятника) заметно увеличивается.
Гармоническими колебания будут при отклонении не более 90°. Иначе - рывки нити, движение груза не по окружности. Вот теперь можно писать уравнения, искать зависимость центробежной силы и натяжения в нижней точке от угла максимального (начального) отклонения.
То есть ответ не число, а зависимость, что уже объяснено выше.
Похожие вопросы
- Помогите с физикой. Задача равноускоренное круговое движение. Я не понимаю как решать от слова совсем.
- Помогите с физикой, надо сделать 2 задачи
- Помогите с физикой
- Помогите с физикой, пожалуйста, очень нужно!!
- Помогите с физикой пожалуйста!!
- Помогите с физикой
- ПОМОГИТЕ С ФИЗИКОЙ!!!
- Помогите с физикой
- Помогите с физикой.
- ПОМОГИТЕ С ФИЗИКОЙ