Задание
Груз на пружине совершает колебания с периодом 1 с, проходя по вертикали расстояние 30 см. Какова максимальная скорость груза? максимальное ускорение?
ответ
Максимальная скорость при колебаниях груза равна произведению амплитуды ( т. Е. Максимального смещения от положения равновесия) на циклическую частоту v = A×ω = A×(2π/T) = 0,3×(6,28/1) = 1,884 м/с. ω -циклическая частота, T - период колебаний.
сила тяжести груза mg=60нmg=60н значительно больше силы, с которой надо тянуть веревку, чтобы удержать груз. это определяется существенными силами трения веревки о бревно. сначала силы трения препятствуют соскальзыванию груза под действием силы тяжести. полный расчет распределения сил трения, действующих на веревку, довольно сложен, поскольку сила натяжения веревки в местах ее соприкосновения с бревном меняется от f1f1 до mgmg. в свою очередь сила давления веревки на бревно также меняется, будучи пропорциональной в каждой точке соответствующей локальной силе натяжения веревки. соответственно и силы трения, действующие на веревку, определяются именно указанными силами давления. однако для решения достаточно заметить, что полная сила трения fтрfтр (слагающие которой пропорциональны в каждой точке силе реакции бревна) будет с соответствующими коэффициентами пропорциональна силам натяжения веревки на концах; в частности, с некоторым коэффициентом kk она будет равна большей силе натяжения: fтр=kmgfтр=kmg. это означает, что отношение большей силы натяжения к меньшей есть величина постоянная для данного расположения веревки и бревна: mg/t1=1/(1−k)mg/t1=1/(1−k), поскольку t1=mg−kmgt1=mg−kmg. когда мы хотим поднять груз, концы веревки как бы меняются местами. сила трения теперь направлена против силы t2t2 и уже не , а мешает. отношение большей силы натяжения, равной теперь t2t2, к меньшей - mgmg будет, очевидно, таким же, как и в первом случае: t2/mg=1/(1−k)=mg/t1t2/mg=1/(1−k)=mg/t1. отсюда находим, что t2=(mg)2/t1=90н источник:
