Определить начальную фазу колебаний тела, если через 0.25 сек от начала движения, смещение было равно половине амплитуды, период колебаний 6 с.

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Начальная фаза колебаний составляет π4the fraction with numerator pi and denominator 4 end-fraction радиан (или 4545 raised to the composed with power). Шаг 1: Определение циклической частоты Для нахождения циклической частоты ωomega используем формулу связи с периодом Tcap T: ω=2πTomega equals the fraction with numerator 2 pi and denominator cap T end-fraction Подставляя значение T=6cap T equals 6 с: ω=2π6=π3 рад/сomega equals the fraction with numerator 2 pi and denominator 6 end-fraction equals the fraction with numerator pi and denominator 3 end-fraction рад/с Шаг 2: Составление уравнения гармонических колебаний Уравнение смещения тела имеет вид: x(t)=Acos(ωt+ϕ0)x open paren t close paren equals cap A cosine open paren omega t plus phi sub 0 close parenгде Acap A — амплитуда, ωomega — циклическая частота, ϕ0phi sub 0 — начальная фаза. Согласно условию, в момент времени t=0.25t equals 0.25 с смещение равно половине амплитуды ( x=0.5Ax equals 0.5 cap A): 0.5A=Acos(π30.25+ϕ0)0.5 cap A equals cap A cosine open paren the fraction with numerator pi and denominator 3 end-fraction center dot 0.25 plus phi sub 0 close paren Шаг 3: Решение тригонометрического уравнения Разделим обе части уравнения на Acap A и вычислим значение фазы в скобках: 0.5=cos(π12+ϕ0)0.5 equals cosine open paren the fraction with numerator pi and denominator 12 end-fraction plus phi sub 0 close paren Следовательно: π12+ϕ0=arccos(0.5)the fraction with numerator pi and denominator 12 end-fraction plus phi sub 0 equals arc cosine 0.5 π12+ϕ0=π3the fraction with numerator pi and denominator 12 end-fraction plus phi sub 0 equals the fraction with numerator pi and denominator 3 end-fraction Выразим начальную фазу ϕ0phi sub 0: ϕ0=π3π12phi sub 0 equals the fraction with numerator pi and denominator 3 end-fraction minus the fraction with numerator pi and denominator 12 end-fraction Приведем к общему знаменателю: ϕ0=4ππ12=3π12=π4phi sub 0 equals the fraction with numerator 4 pi minus pi and denominator 12 end-fraction equals the fraction with numerator 3 pi and denominator 12 end-fraction equals the fraction with numerator pi and denominator 4 end-fraction Ответ: Начальная фаза колебаний равна π4the fraction with numerator pi and denominator 4 end-fraction радиан. Укажите, требуется ли перевести полученное значение в градусы или рассчитать второе возможное значение фазы для отрицательного направления движения.

Форма ответа

Ваш аватар