При какой скорости поезда маятник длинной 11 см, подвешенный в вагоне, особенно сильно раскачивается, если расстояние между стыками рельсов 12,5
Ответы
L= 11 см =0.11 м
g=10 м/с2
d =12. 5 м
------------
v - ?
РЕШЕНИЕ
маятник особенно сильно раскачивается при резонансе
период колебаний маятника должен совпадать с периодом ударов о стыки
период колебаний маятника T=2pi√(L/g)
скорость поезда v = d/T = d / (2pi√(L/g) )=12.5 / (2pi*√(0.11/10))= 18.96=19м/с=68.28 км/ч
ОТВЕТ 19м/с=68.28 км/ч
12.5 метров я так полагаю ))
Определим период колебаний маятника
T = 2π √ ( L/g ) = 0.066 c
Определим сначала скорость поезда, при которой он за один период маятника проходит один стык
v = l / T = 18.8 м / с = 67.6 км/час
Теперь порассуждаем вот о чем . Мы имеем дела с явлением резонанса . С вынужденными колебаниями системы при совпадении собственной и частоты внешнего воздействия.
За один период колебаний маятника он дважды проходит крайние положения. В эти моменты ( как мы знаем из жизненного примера с качелями например) , внешнее воздействие наиболее эффективно.
Значит явление резонанса будет происходит также на скорости в два раза большей посчитанной v2 = 135.2 км/час
Продолжая рассуждать дальше становится понятным, что при всех гармониках верхних и нижних посчитанной нами скорости будет происходить резонанс.
Ответ : При скоростях равных
8.45 км/час
16.9 км/час
33. 8 км/час
67.6 км/час
135.2 км/час
Ну быстрей поезда у нас уже и не ходят ))