Тема . №26 Механика (Расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)
.06 Механические колебания (отсутствует в ЕГЭ 2024)
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №26 механика (расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#20264

Тело массой m = 1  кг, надетое на гладкий горизонтальный стержень, совершает свободные гармонические колебания под действием пружины. Какова полная механическая энергия колебаний E  , если амплитуда. колебаний A = 0,2  м, а модуль максимального ускорения тела в процессе колебаний amax = 3  м/с2?

ВМК МГУ

PIC

Показать ответ и решение

СПОСОБ I
Максимальное ускорение равно

amax = A ⋅ω2 = vmax⋅ω,

где A  – амплитуда, ω  – циклическая частота, vmax  – максимальная скорость.
Циклическая частота

   ∘ ---
ω =  m-,
      k

где m  – масса груза, k  – жёсткость пружины.
Максимальная кинетическая энергия равна

    mv2max  ma2max   m2a2max
E = --2---= --2ω2-=  --2k--.

Так как

amax = A⋅ω2 = A k-⇒ k = mamax-.
               m         A

То

                            2
E = mAamax-=  1 кг⋅0,2 м-⋅3 м/с-= 0,3 Д ж.
       2             2

СПОСОБ II

PIC

Запишем второй закон Ньютона:

m ⃗a= ⃗N + m⃗g +F ⃗упр,

где a  – ускорение, N  – сила реакции стержня, Fупр =− kx  – сила упругости пружины, x  – растяжение (сжатие пружины).
В проекции на ось, вдоль которой движется тело, уравнение его колебаний под действием пружины жесткостью k  имеет вид:

ma =− kx,

где a  – ускорение тела, x  – его смещение от положения равновесия. Отсюда |a|= km-|x| , и, следовательно,

       k
amax = m-A.

Учитывая, что полная механическая энергия колебаний равна        2
E = kA--
     2  , получаем ответ

                            2
E = mAamax-=  1 кг⋅0,2 м-⋅3 м/с-= 0,3 Д ж.
       2             2
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!