Краткие ответы
1. По графику:
- \(A=0{,}2\ \text{м}\);
- \(T=4\cdot10^{-2}\ \text{с}\);
- \(\nu=\dfrac1T=25\ \text{Гц}\);
- \(x(t)=0{,}2\cos(50\pi t)\) м;
- \(x_1=x(1\text{ с})=0{,}2\) м;
- \(x_2=x(2\text{ с})=0{,}2\) м.
2. \(x=2\sin\left(\dfrac{\pi}{2}t+\dfrac{\pi}{4}\right)\) см:
- \(\omega=\dfrac{\pi}{2}\ \text{рад/с}\);
- \(\nu=\dfrac{\omega}{2\pi}=0{,}25\ \text{Гц}\);
- \(\varphi_0=\dfrac{\pi}{4}\).
3. Свободные колебания — колебания системы после начального отклонения, происходящие под действием внутренних сил без внешнего периодического воздействия.
Примеры: колебания груза на пружине; колебания маятника после отклонения.
4. \(q=10^{-6}\cos(10^4\pi t)\) Кл:
- \(T=2\cdot10^{-4}\ \text{с}\);
- \(\nu=5\cdot10^3\ \text{Гц}\);
- \(\omega=10^4\pi\ \text{рад/с}\);
- \(q_m=10^{-6}\ \text{Кл}\);
- \(I_m=\omega q_m=10^{-2}\pi\ \text{А}\approx0{,}031\ \text{А}\).
5. По графику:
- \(q_m=5\ \text{мкКл}\);
- \(T=4\ \text{мкс}=4\cdot10^{-6}\ \text{с}\);
- \(\omega=5\cdot10^5\pi\ \text{рад/с}\);
- \[ q(t)=5\cdot10^{-6}\sin(5\cdot10^5\pi t)\ \text{Кл}. \]
Ключевые шаги
Для гармонических колебаний:
\[ \nu=\frac1T,\qquad \omega=\frac{2\pi}{T}. \]
В первом графике тело начинает движение с максимума, поэтому используется косинус:
\[ x=A\cos\omega t. \]
В пятом графике заряд начинается с нуля и возрастает, поэтому используется синус:
\[ q=q_m\sin\omega t. \]
Для тока в колебательном контуре:
\[ i=\frac{dq}{dt},\qquad I_m=\omega q_m. \]
