Груз массой 237 г колеблется на пружине жёсткостью 97 Н/м с амплитудой 3 см. Определи потенциальную и кинетическую энергию колебаний в тот момент, когда смещение груза равно 2 см. (ответы округли до тысячных.)

ответ:

потенциальная энергия:
Дж,

кинетическая энергия:
Дж.

Расстояние между пластинами плоского конденсатора d = 5 мм, разность потенциалов U = 1,2 кВ. Определите: 1) поверхностную плотность заряда на пластинах конденсатора; 2) поверхностную плотность связанных зарядов на диэлектрике, если известно, что диэлектрическая восприимчивость диэлектрика, заполняющего пространство между пластинами, ε = 1.
Дано U=1200 В    d=5 мм   σ - ?

Е=U/d=1200/5*10^-3=2,4*10^5 В/м
E1=E/2 - напряженность поля 1 пластины
E1=2*пи*k*σ=σ/2*εο
σ=2*εο*E1=εο*E=8,85*10^-12*2,4*10^5=2,12*10^-6 Кл/м2
σ2=0 потому что диэлектрик не ослабляет электрического поля и поле диполей ( связанных зарядов равно  0)

φо=0 рад

А= 5см = 0,05 м

Т=3 с

t=7 c

m=10 г= 0,01 кг

x, v, Ek -?

x=Acos(ωt+φо)

x=Acos(ωt)

ω=2π/T=2π/3

⇒ x=0,05cos(2πt/3) (рівняння коливань)

x=0,05cos(2*7π/3) = 0,05cos(14π/3) =

= 0,05cos((6+1)2π/3) = 0,05cos(6*2π/3 + 2π/3) =

= 0,05cos(4π + 2π/3) = 0,05cos(2π/3)  = 0

Оскільки зміщення тіла в момент часу 7 с дорівнює нулю, то його швидкість максимальна (як і кінетична енергія), адже потенційна енергія мінімальна в точці рівноваги

v=Aω=0,05*2π/3≈0,1047 м/с =10,47 см/с

Ek = mv²/2 = 0,01*(0,1047)²/2 ≈ 5,5*10⁻⁵ Дж = 55 мкДж