Рассмотрим задачу о колебательной системе — пружинном маятнике, совершающем свободные гармонические колебания.
Дано:
- Амплитуда колебаний: (A = 10, \text{см} = 0,10, \text{м})
- Скорость при прохождении положения равновесия: (v = 4, \м/\с)
- Число (\pi = 3,14)
Требуется найти: период колебаний (T).
Решение
Для гармонических колебаний скорость меняется по синусоидальному закону и в положении равновесия достигает максимума. В этом положении скорость равна:
[
v_{\text{max}} = A \omega
]
где (\omega) — циклическая частота колебаний.
Шаг 1. Найдём (\omega)
Из условия задачи известно, что при прохождении положения равновесия скорость равна (v = 4, \м/\с). Заметим, что в этом положении скорость является максимальной и равна (v_{\text{max}}).
Следовательно:
[
v_{\text{max}} = A \omega
]
Отсюда:
[
\omega = \frac{v_{\text{max}}}{A} = \frac{4, \м/с}{0,10, \м} = 40, \text{рад/с}
]
Шаг 2. Найдём период (T)
Период связан с (\omega) формулой:
[
T = \frac{2\pi}{\omega}
]
Подставляем числа:
[
T = \frac{2 \times 3,14}{40} = \frac{6,28}{40} = 0,157, \textс}
]
Ответ:
[
\boxed{
\text{Период колебаний } T \approx 0,157, \text{с}
}
]
Если есть дополнительные вопросы или нужно более подробное объяснение — обращайтесь!