Тема . Механика. Колебания

.02 Колебательные системы

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. колебания
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#45031

В глубинах вселенной вдали от всех тяготеющих масс находится тонкий однородный стержень длины L =  10 м  и массой M  =  1,0 кг  . По нему без трения может скользить бусинка массой m  = 0,1 кг  . В начальный момент бусинка слегка смещена относительно центра стержня и система неподвижна. Через какое время τ  бусинка впервые достигнет середины стержня? Гравитационная постоянная              − 11      2   2
G  = 6,67 ⋅ 10   Н ⋅ м ∕кг   .
(Всеросс., 2017, РЭ, 11)

Источники: Всеросс., 2017, РЭ, 11

Показать ответ и решение

В процессе колебаний центр масс системы тел будет оставаться неподвижным. Начало лабораторной системы отсчета OX  поместим в центр масс. Подвижную систему отсчета OX1   свяжем со спицей. В ЛСО ускорение бусинки при малом ее смещении x
  1   относительно спицы определяется силой притяжения концевого отрезка спицы длиной 2x1   и расположенного на расстоянии ≈  L∕2  от бусинки:

       Fx      Gm  (M ∕L )2x1      8GM
am. с =--- = − ----------2--- = − ---3--x1.
        m         m (L∕2)          L

Ускорение стержня при этом смещении бусинки

         Fx-   Gm--(M-∕L-)2x1   8Gm--
aM. c = − M  =    M (L∕2 )2   =   L3 x1.

Тогда ускорение am   бусинки относительно стержня будет равно

                       8G (M  + m )
am =  am. с − a M. c = −-----------x1.
                            L3

Получено уравнение гармонических колебаний бусинки относительно спицы. Период этих колебаний

               ∘  -------------
                       L
T = 2π ∕ω = πL    ------------.
                  2G (M +  m )

Искомое время равно четверти периода гармонических колебаний

             ∘ -------------

τ = T- =  πL-  -----L------ ≈ 2 ⋅ 106
     4    4    2G (M  + m )

(Официальное решение ВсОШ)

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!