• Имеется пружина с аномальной жесткостью так что смещается сила F пропорциальна кубу смещается x: F=-kx^3, причем k=1MH/м^3. На такую пружину подвешен груз массой 1кг .Определите период малых колебаний груза относительно положения равновесия.
    Можно пожалуйста записать решение +ответ и объясните как решили если не трудно .заранее спасибо

Ответы 1

  • Ну попробуем! Итак, запишем второй закон Ньютона для такой системы (ось направим вниз)ma = mg-kx^3\\
mx'' = mg-kx^3Пусть x = q+x0, где x0 = коренькубический(mg/k) и это константа, тогдаm(q+x_0)'' = mg-k(q+x_0)^3\\
q'' = mg-mg - 3kx_0&^2q-3kx_0q^2-kq^3\\
mq''+3kx_0^2q = -3kx_0q^2-kq^3Итак, для величины q, которая есть отклонение от положения равновесия мы получили ангармоническое уравнение колебаний. Вот теперь мы скажем, что если q мало, то можно пренебречь его старшими степенями в правой части уравнения. Тогда все становится простоq''+\frac{3kx_0^2}{m}q = 0Это обычное уравнение гармонических колебаний, множитель перед q - это квадрат угловой частоты, ну а период найдем элементарно (не забыв подставить x0)\omega = \sqrt{\frac{3kx_0^2}{m}} = \\\\\sqrt{\frac{3k}{m}(\frac{mg}{k})^{2/3}} = \sqrt{3\sqrt[3]{\frac{{g^2k}}{m}}} = \sqrt[6]{\frac{27kg^2}{m}}T = 2\pi\sqrt[6]{\frac{m}{27kg^2}}
    • Автор:

      ana73
    • 6 лет назад
    • 0
  • Добавить свой ответ

Войти через Google

или

Забыли пароль?

У меня нет аккаунта, я хочу Зарегистрироваться

How much to ban the user?
1 hour 1 day 100 years