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#45034

Два лёгких блока соединены нерастяжимой лёгкой нитью (см. рисунок). На краю нижнего блока радиуса R  закреплена точечная масса M  , соединённая с нитью. К другому концу нити прикреплён груз m  , причём M  > m  . Найдите период T  малых колебаний системы около положения равновесия.

(Всеросс., 2013, РЭ, 11)

PIC

Источники: Всеросс., 2013, РЭ, 11

Показать ответ и решение

PIC

Угол α0   , соответствующий положению равновесия, определяется из уравнения:

M  gsinα0 =  mg.   (1)

По второму закону Ньютона для груза m  (рис. 17):

ma  =  mg − T.   (2)

По второму закону Ньютона для точечной массы M в проекции на ось Ox:

M  a = T − M  gsinα.   (3)

Так как нить нерастяжимая, то значения ускорений точечной массы M  и груза m  совпадают. Исключая T из уравнений (2) и (3), получим:

(M  + m )a = mg −  M g sin α  (4)

Масса M  закреплена на краю блока, поэтому выполняется соотношение:

a = R ¨α.

Угол α  представим в виде:

α = α0 +  β,  β < < 1,

Тогда

sinα  = α  cosβ + sinβ cosα  ≈  sin α  + cosα  ⋅ β.  (5
         0                  0       0        0

Подставляя (5) в (4), получим:

(M  + m )R ¨α − M g cosα0 ⋅ β.

Учитывая, что     ¨
¨α = β  , получаем уравнение гармонических колебаний:

¨β + ω2β =  0,

где     ∘ ------------
       M--gcos-α--
ω =    (M  +  m )R .  Выразим cosα0   из (1). Окончательно получаем:

             ∘  --∘ --------
T  = 2π-=  2π   R-4 M--+--m-
      ω         g   M  −  m
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Второй закон Ньютона

2

Записано условие при положении рановесия

2

Сказано, какие ускорения равны

2

Записана формула для ускорения и получено уравнение гаромнических колебаний

2

Представлен правильный ответ

2

Максимальный балл

10

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!