Задача: период колебаний T = 12 с. Нужно найти время, за которое тело в гармоническом движении пройдет 1/5 амплитуды (то есть переместится along x на A/5).
Допущение: рассматриваем простое гармоническое движение (SHM). Пусть т = 0 момент, когда тело находится в положении x = 0 и движется в положительную сторону. Тогда
- частота ω = 2π / T = 2π / 12 = π/6 rad/s,
- закон движения можно записать как x(t) = A sin(ωt).
Найдем время t, когда x(t) = A/5.
- Подстановка: A sin(ωt) = A/5 → sin(ωt) = 1/5 = 0.2.
- Наименьшее положительное решение для ωt: ωt = arcsin(0.2).
- Время: t = arcsin(0.2) / ω.
Подставим численные значения:
- arcsin(0.2) ≈ 0.2013579 рад,
- ω = π/6 ≈ 0.5235988 рад/с.
Тогда t ≈ 0.2013579 / 0.5235988 ≈ 0.385 с.
Ответ: примерно 0.385 секунды.
Примечания к интерпретации:
- Это время соответствует моменту, когда тело сначала достигает x = A/5, если оно стартует из x = 0 и движется в положительную сторону.
- Если стартовая фаза движения другая (например, начальная позиция не 0 или движение в противоположном направлении), время может быть другим. В общем виде для SHM при любом начальном шаге можно использовать t = (1/ω) arcsin(x/A) для перехода к положительному x/A, или рассмотреть другой ветвь арксинуса в зависимости от направления движения.