profile
Размещено 5 лет назад по предмету Физика от saldoroad12

20 баллов за ответ
Задача 5 Человек массой 80 кг качается на качелях. Амплитуда его колебания 1 м. За 1 мин он совершает 15 колебаний. Найти кинетическую и потенциальную энергию через 1/12 периода.

  1. Ответ на вопрос
    Ответ на вопрос дан qwaaq

    Немного неоднозначная задача, нужно найти кинетическую и потенциальную энергию, хотя не сказано с какого именно положения нужно вести отсчет времени. Я выберу это положение сам.

    И еще вопрос, что понимается под амплитудой колебаний? Пусть это будет максимальной высотой подъема тела (#)

    По закону сохранения энергии

    mgh=mg*x(t)+mx'(t)^2*1/2 (*)

    где

    h - амплитуда, т.е. максимальная высота подъема качели

    x(t) - высота качели как ф-я времени

    x'(t) - соотв. скорость качели как ф-я времени

    (таким образом в правой части имеем потенциальную и кинетическую энергии)

    Поставим начальное условие x(0)=0, т.е. пусть в начальный момент времени человек находился в самой нижней точке с макс. кинетической энергией.

    Решим ОДУ (*) методом разделения переменных, получим в качестве решения ф-ии

    x(t)=-frac{49}{10} t^2pm frac{7sqrt{10} }{5} t

    из этих ф-ий выберем ту что с плюсом, т.к. именно ее производная при t>0 обращается в нуль, что соответствует моменту остановки качели по достижении макс высоты. Найдем когда именно скорость равна нулю:

    x'(t)=-frac {49,t}{5}}+frac{7sqrt{10} }{5} =0

    отсюда

    t=frac{sqrt{10} }{7}

    Стоит отметить, что это решение описывает движение качели лишь на интервале времени от 0 до половины периода. Но этого нам достаточно, ибо требуется найти энергии при t = 1/12 T (где T-период)

    Таким образом значение T/4=frac{sqrt{10} }{7} нам теперь известно. Тогда 1/12*T=1/3*(1/4*T)=frac{sqrt{10} }{21}

    Значит качели в момент времени T/12 были на высоте x(frac{sqrt{10} }{21})=frac{5}{9}

    Отсюда потенциальная энергия

    U=mgx=80*9.8*5/9=435.6 (Дж)

    И кинетическая энергия

    mgh-mgx=80*9.8*4/9=348.4 (Дж)

    (#) Задачу можно рассматривать и как задачу гармонического осциллятора, т.е. с потенциальной энергией вида U(x)=1/2*momega^2x^2 заместо типичной mgx В этом случае данная в условии задачи частота будет использоваться (чтоб найти омега) В то же время решение ОДУ будет посложнее, функция сведется к тангенсу или чему-то подобному.

    Как именно интерпретировать задачу зависит от интерпретации слова амплитуда. Я выбрал самый простой случай и что-то решил, вполне возможно совсем не то, что хотели бы видеть авторы задачи.

Не тот ответ на вопрос, который вам нужен?
Найди верный ответ
Самые новые вопросы
tegysigalpa2012
Русский язык - 5 лет назад

Помогите решить тест по русскому языку тест по русскому языку «местоимение. разряды местоимений» для 6 класса 1. укажите личное местоимение: 1) некто 2) вас 3) ни с кем 4) собой 2. укажите относительное местоимение: 1) кто-либо 2) некоторый 3) кто 4) нам 3. укажите вопросительное местоимение: 1) кем-нибудь 2) кем 3) себе 4) никакой 4. укажите определительное местоимение: 1) наш 2) который 3) некий 4) каждый 5. укажите возвратное местоимение: 1) свой 2) чей 3) сам 4) себя 6. найдите указательное местоимение: 1) твой 2) какой 3) тот 4) их 7. найдите притяжательное местоимение: 1) самый 2) моего 3) иной 4) ничей 8. укажите неопределённое местоимение: 1) весь 2) какой-нибудь 3) любой 4) этот 9. укажите вопросительное местоимение: 1) сколько 2) кое-что 3) она 4) нами 10. в каком варианте ответа выделенное слово является притяжательным местоимением? 1) увидел их 2) её нет дома 3) её тетрадь 4) их не спросили

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.