Период колебаний потенциальной энергии пружинного маятника 1с. каким будет период её колебаний, если массу груза маятника увеличить в 4 раза?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Период колебаний потенциальной энергии маятника увеличится в 2 раза и составит 2 с. 1. Связь периода энергии и периода маятника Период колебаний потенциальной энергии TUcap T sub cap U (а также кинетической) в два раза меньше периода механических колебаний самого груза Tcap T. Это связано с тем, что за один полный цикл движения груза («туда и обратно») потенциальная энергия принимает максимальное значение дважды. Математически это выражается формулой: TU=T2cap T sub cap U equals the fraction with numerator cap T and denominator 2 end-fraction 2. Зависимость периода от массы Период колебаний пружинного маятника определяется формулой: T=2πmkcap T equals 2 pi the square root of m over k end-fraction end-root Где mm — масса груза, а kk — жесткость пружины. Объединяя эти формулы, получим выражение для периода колебаний энергии: TU=2π2mk=πmkcap T sub cap U equals the fraction with numerator 2 pi and denominator 2 end-fraction the square root of m over k end-fraction end-root equals pi the square root of m over k end-fraction end-root 3. Определение изменения периода Из полученной формулы видно, что период колебаний энергии прямо пропорционален квадратному корню из массы груза ( TUmcap T sub cap U tilde the square root of m end-root ). Если массу увеличить в 44 раза ( m2=4m1m sub 2 equals 4 m sub 1), то новый период TU2cap T sub cap U 2 end-sub будет равен: TU2=π4m1k=2πm1k=2TU1cap T sub cap U 2 end-sub equals pi the square root of the fraction with numerator 4 m sub 1 and denominator k end-fraction end-root equals 2 center dot pi the square root of the fraction with numerator m sub 1 and denominator k end-fraction end-root equals 2 center dot cap T sub cap U 1 end-sub Подставляя исходное значение TU1=1 сcap T sub cap U 1 end-sub equals 1 с, получаем: TU2=21 с=2 сcap T sub cap U 2 end-sub equals 2 center dot 1 с equals 2 с Ответ Период колебаний потенциальной энергии станет равным 2 с. Хотите узнать, как в данной системе изменится максимальное значение потенциальной энергии при увеличении массы, если амплитуда останется прежней?

Форма ответа

Ваш аватар