В окне печати выберите «Сохранить как PDF», чтобы сохранить копию на своём устройстве.
1Формулы и методы
Кинематика
Скорость
v = v0 + a·t
Перемещение
s = v0·t + ½·a·t²
Без времени
v² = v0² + 2·a·s
Единицы
1 m/s = 3,6 km/h
Метод
Выпишите известное: v₀, v, a, t и s с единицами.
Выберите уравнение, содержащее три известных величины и неизвестную.
Выберите одно положительное направление и припишите противоположно направленным величинам знак минус.
Решите и проверьте, что ответ физически разумен.
Законы Ньютона
Второй закон
ΣF = m·a
Вес
W = m·g
Трение скольжения
Ff = μ·N
На наклонной плоскости
вдоль: m·g·sin θ, по нормали: m·g·cos θ
Метод
Нарисуйте расчётную схему со всеми силами, действующими на тело.
Выберите положительное направление вдоль движения.
Разложите силы на составляющие вдоль движения и перпендикулярно ему (на наклонной плоскости: m·g·sin θ вдоль, m·g·cos θ перпендикулярно плоскости).
Примените ΣF = m·a вдоль движения; трение равно μ·N и направлено против движения.
Движение тела, брошенного под углом
Составляющие
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Положение
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Максимальная высота
H = h + vy²/(2g)
Дальность (ровная поверхность)
R = v0²·sin 2θ/g
Метод
Разложите начальную скорость на составляющие: vx = v₀·cos θ и vy = v₀·sin θ.
По горизонтали скорость постоянна; по вертикали ускорение равно −g.
Найдите время полёта из вертикального движения.
Подставьте это время в горизонтальное движение, чтобы найти дальность.
Движение по окружности
Центростремительное ускорение
a = v²/r = ω²·r
Центростремительная сила
F = m·v²/r
Угловая скорость
ω = v/r = 2π/T
Горизонтальный поворот, трение
vmax = √(μ·g·r)
Работа и энергия
Кинетическая энергия
Ek = ½mv²
Потенциальная энергия
Ep = mgh
Энергетический баланс
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Работа силы трения
W = μ·N·d
Мощность
P = W/t
Импульс и столкновения
Импульс
p = m·v
Сохранение
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Абсолютно неупругий удар
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
Импульс силы
J = F·Δt = m·Δv
Метод
Выберите положительное направление и припишите каждой скорости её знак.
Запишите полный импульс до удара: Σm·v.
При абсолютно неупругом ударе тела после него движутся вместе; при упругом сохраняется ещё и кинетическая энергия.
Приравняйте импульс до удара импульсу после и решите.
Вращение твёрдого тела
Моменты инерции относительно G
стержень mL²/12, диск ½mR², кольцо mR², сплошной шар (2/5)mR², полый шар (2/3)mR²
Теорема о параллельном переносе осей
I = IG + m·d²
Радиус инерции
I = m·k²
Стержень относительно конца
I = mL²/3
Уравнение движения
ΣM = I·α
Скорость в rad/s
ω = 2π·n/60
Кинетическая энергия
E = ½·I·ω²
Работа и мощность
W = T·θ, P = T·ω
Качение без проскальзывания
v = ω·r, E = ½mv²(1 + I/(mr²)), a = g·sin θ/(1 + I/(mr²))
Момент импульса
L = I·ω, I1ω1 = I2ω2
Удар по шарнирному телу
m·v·d = I·ω
Метод
Выберите ось: неподвижный шарнир или центр масс для катящихся тел.
Найдите момент инерции относительно этой оси по стандартным результатам, используя I = IG + m·d² для смещённой оси.
Выберите метод: ΣM = I·α для ускорений и сил, энергия (½·I·ω² + ½·m·v² + m·g·h) для скоростей, момент импульса для ударов и внезапных изменений.
Свяжите линейное и угловое движение формулами v = ω·r и a = α·r и переведите rpm в rad/s.
Зубчатые колёса и передачи
Зацепление колёс
n1·N1 = n2·N2
Крутящий момент
T2 = T1·(N2/N1)·η
Мощность
P = T·ω, ω = 2π·n/60
Многоступенчатая передача
общее передаточное отношение = произведение передаточных отношений ступеней
Пружины и маятники
Груз на пружине
T = 2π·√(m/k)
Маятник
T = 2π·√(L/g)
Угловая частота
ω = √(k/m) = 2π/T
Наибольшие скорость и ускорение
vmax = A·ω, amax = A·ω²
Энергия
E = ½·k·A²
Механические колебания
Собственная частота
ωn = √(k/m), fn = ωn/(2π)
По статическому прогибу
ωn = √(g/δst)
Критическое демпфирование
cc = 2√(km) = 2mωn
Коэффициент демпфирования
ζ = c/cc
Частота затухающих колебаний
ωd = ωn√(1 − ζ²)
Логарифмический декремент
δ = (1/n)·ln(x0/xn), ζ = δ/√(4π² + δ²)
Параллельные пружины
k = k1 + k2
Последовательные пружины
1/k = 1/k1 + 1/k2
2Тренировочные задачи
1.КинематикаСредняя
Автомобиль, едущий со скоростью 90 km/h, тормозит с постоянным замедлением 6,5 m/s² до полной остановки. Сколько длится торможение? Найдите t.
v₀ = 90 km/ha = −6,5 m/s²v = 0
t = s
2.КинематикаСложная
Модель ракеты запускают вертикально вверх из состояния покоя. Двигатель сообщает ей постоянное ускорение 34 m/s², направленное вверх, в течение 2 s, после чего двигатель выключается и ракета движется свободно. Пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую высоту hmax, которой достигает ракета.
a = 34 m/s²t1 = 2 sg = 9,81 m/s²
hmax = m
3.Законы НьютонаСредняя
Грузы массами 4 kg и 1,5 kg висят по обе стороны лёгкого блока без трения и связаны лёгкой нитью. Систему отпускают из состояния покоя. Примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения T нити.
m1 = 4 kgm2 = 1,5 kgg = 9,81 m/s²
T = N
4.Законы НьютонаСложная
Брусок массой 1 kg на наклонной плоскости под углом 20° связан лёгкой нитью, перекинутой через блок без трения на вершине плоскости, с висящим грузом массой 5 kg. Висящий груз движется вниз. Наклонная плоскость гладкая (без трения). Примите g = 9,81 m/s². Найдите ускорение a системы.
m1 = 1 kgm2 = 5 kgθ = 20°μ = 0g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Движение тела, брошенного под угломСредняя
Мяч бьют с горизонтальной поверхности со скоростью 20 m/s под углом 55° к горизонту в сторону стены, находящейся на расстоянии 27 m. Пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². На какой высоте y мяч пролетает у стены?
v₀ = 20 m/sθ = 55°x = 27 mg = 9,81 m/s²
y = m
6.Движение тела, брошенного под угломСложная
Мяч бросают под углом 20° к горизонту с вершины скалы высотой 20 m. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите горизонтальное расстояние x, которое мяч пролетает до удара о землю.
v0 = 22 m/sθ = 20°h = 20 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Движение по окружностиСредняя
Автомобиль проходит горизонтальный поворот радиусом 135 m. Коэффициент трения покоя между шинами и дорогой 0,3. Примите g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую скорость vmax, с которой автомобиль может пройти поворот без заноса.
r = 135 mμs = 0,3g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Движение по окружностиСложная
Шарик массой 1,6 kg на лёгкой нити длиной 1,1 m вращают по вертикальной окружности. В нижней точке его скорость 8,5 m/s. Пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения Ttop нити в верхней точке.
m = 1,6 kgr = 1,1 mvbottom = 8,5 m/sg = 9,81 m/s²
Ttop = N
9.Работа и энергияСредняя
Игрушечная пусковая установка имеет вертикальную пружину жёсткостью 1000 N/m. На неё кладут мяч массой 0,05 kg, сжимают пружину на 2 cm и отпускают. Пренебрегая сопротивлением воздуха и массой пружины, найдите высоту h, на которую поднимется мяч, отсчитывая от его положения при сжатой пружине.
m = 0,05 kgk = 1000 N/mx = 2 cmg = 9,81 m/s²
h = m
10.Работа и энергияСложная
Тележку массой 1 kg отпускают без начальной скорости на высоте 17,5 m на гладкой трассе, переходящей в вертикальную «мёртвую петлю» радиусом 5 m. Найдите скорость v тележки в верхней точке петли.
m = 1 kgh = 17,5 mR = 5 mg = 9,81 m/s²
v = m/s
11.Импульс и столкновенияСредняя
Снаряд массой 19 kg, движущийся горизонтально со скоростью 27 m/s, разрывается на два осколка, движущихся вдоль той же прямой. Осколок массой 1 kg продолжает движение вперёд со скоростью 65 m/s. Найдите скорость v′2 осколка массой 18 kg (положительна в исходном направлении).
M = 19 kgu = 27 m/sm1 = 1 kgv′1 = 65 m/sm2 = 18 kg
v′2 = m/s
12.Импульс и столкновенияСложная
Автомобиль массой 2000 kg врезается в припаркованный автомобиль массой 1100 kg. Сцепившиеся автомобили скользят 9 m до остановки. Коэффициент трения скольжения между шинами и дорогой равен 0,8. Примите g = 9,81 m/s². Найдите скорость v1 первого автомобиля непосредственно перед столкновением.
Маховик с моментом инерции 28,5 kg·m² вращается с частотой 1500 rpm. Тормоз создаёт постоянный момент трения 25 N·m. Сколько оборотов N сделает маховик до остановки?
I = 28,5 kg·m²n = 1500 rpmTb = 25 N·m
N = rev
14.Вращение твёрдого телаСложная
Человек стоит на поворотном круге без трения и держит в каждой руке гантель массой 5 kg на расстоянии 0,85 m от оси. Человек вместе с кругом имеют момент инерции 4,5 kg·m² относительно оси. Они вращаются с частотой 20 rpm, затем человек приближает гантели к оси до расстояния 0,35 m. Считайте гантели точечными массами. Найдите новую частоту вращения n2 в rpm.
Шкив 160 mm с частотой 2880 rpm приводит ремнём шкив 300 mm при проскальзывании 1 %. Найдите частоту вращения n2 ведомого шкива.
n1 = 2880 rpmd1 = 160 mmd2 = 300 mms = 1 %
n2 = rpm
16.Зубчатые колёса и передачиСложная
В многоступенчатой зубчатой передаче колесо A (30 зубьев) на входном валу вращается с частотой 1440 rpm и приводит колесо B (50 зубьев). Колесо C (16 зубьев) закреплено на одном валу с B и приводит колесо D на выходном валу. Выходной вал должен вращаться с частотой 768 rpm. Сколько зубьев ND должно иметь колесо D?
nin = 1440 rpmA = 30B = 50C = 16nout = 768 rpm
ND =
17.Пружины и маятникиСредняя
Груз массой 1,9 kg на пружине с k = 170 N/m колеблется на поверхности без трения с амплитудой 16 cm. Найдите его скорость v на расстоянии 5 cm от положения равновесия.
m = 1,9 kgk = 170 N/mA = 16 cmx = 5 cm
v = m/s
18.Пружины и маятникиСложная
Груз массой 3 kg на пружине с k = 460 N/m оттягивают на 14 cm от положения равновесия и отпускают. Найдите его наибольшее ускорение amax.
m = 3 kgk = 460 N/mA = 14 cm
amax = m/s²
19.Механические колебанияСредняя
При испытании системы «масса–пружина» с демпфированием на свободные колебания за пиком смещения 12 mm через 4 циклов следует пик 4,4 mm. Найдите коэффициент демпфирования ζ.
x0 = 12 mmx4 = 4,4 mmn = 4
ζ =
20.Механические колебанияСложная
Груз массой 10 kg висит на пружине k₃ = 40 kN/m. Верх k₃ прикреплён к жёсткой балке, подвешенной на двух расположенных рядом пружинах k₁ = 12 kN/m и k₂ = 50 kN/m; балка остаётся горизонтальной. Пренебрегите демпфированием и массами пружин и балки. Найдите собственную частоту fn вертикальных колебаний в Hz.
m = 10 kgk1 = 12 kN/mk2 = 50 kN/mk3 = 40 kN/m
fn = Hz
3Растворы
1.Кинематика
Ответ: t = 3,846 s
Движение с постоянным ускорением: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² и v² = v₀² + 2·a·s. Выберите уравнение, в которое входят три известные величины и искомая, и следите за знаками относительно одного положительного направления.
Единицы
v₀ = 90/3,6 = 25 m/s
Время торможения
0 = v₀ − a·t → t = v₀/a = 25/6,5 = 3,846 s
Ответ
t = 3,846 s
2.Кинематика
Ответ: hmax = 303,7 m
Движение с постоянным ускорением: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² и v² = v₀² + 2·a·s. Выберите уравнение, в которое входят три известные величины и искомая, и следите за знаками относительно одного положительного направления.
Активный участок
v₁ = 34·2 = 68 m/s
h₁ = ½·34·2² = 68 m
Свободный полёт вверх
В наивысшей точке скорость равна нулю.
Δh = v₁²/(2g) = 68²/(2·9,81) = 235,7 m
hmax = 68 + 235,7 = 303,7 m
Ответ
hmax = 303,7 m
3.Законы Ньютона
Ответ: T = 21,4 N
Второй закон Ньютона: равнодействующая сил, действующих на тело, равна произведению его массы на ускорение, ΣF = m·a. Нарисуйте расчётную схему, выберите положительное направление вдоль движения и сложите все силы в этом направлении: приложенные силы, трение μ·N против движения и составляющие силы тяжести.
Ускорение
Движущая равнодействующая — это разность весов; она разгоняет полную массу.
a = (4 − 1,5)·9,81/(4 + 1,5) = 4,459 m/s²
Натяжение по лёгкому грузу
T − m2·g = m2·a → T = 1,5·(9,81 + 4,459) = 21,4 N
Ответ
T = 21,4 N
4.Законы Ньютона
Ответ: a = 7,616 m/s²
Второй закон Ньютона: равнодействующая сил, действующих на тело, равна произведению его массы на ускорение, ΣF = m·a. Нарисуйте расчётную схему, выберите положительное направление вдоль движения и сложите все силы в этом направлении: приложенные силы, трение μ·N против движения и составляющие силы тяжести.
Силы вдоль нити
m₂·g = 49,05 N
m₁·g·sin θ = 3,355 N
μ·m₁·g·cos θ = 0 N
Ускорение системы
a = (49,05 − 3,355 − 0)/6 = 7,616 m/s²
Ответ
a = 7,616 m/s²
5.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: y = 11,39 m
Движение тела, брошенного под углом: без сопротивления воздуха x = vxt и y = h + vyt − ½gt². Оба направления независимы, их связывает только общее время.
Время до стены
vx = 20·cos 55° = 11,47 m/s
t = x/vx = 27/11,47 = 2,354 s
Высота в этот момент
y = 16,38·2,354 − ½·9,81·2,354² = 11,39 m
Ответ
y = 11,39 m
У стены мяч уже опускается.
6.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: x = 60,51 m
Движение тела, брошенного под углом: без сопротивления воздуха x = vxt и y = h + vyt − ½gt². Оба направления независимы, их связывает только общее время.
Разложите начальную скорость
Горизонтальная скорость постоянна; вертикальное движение имеет постоянное ускорение g = 9,81 m/s² вниз.
vx = v0·cos θ = 22·cos 20° = 20,67 m/s
vy = v0·sin θ = 22·sin 20° = 7,524 m/s
Время полёта
Решите y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 и возьмите положительный корень.
0 = 20 + 7,524·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (7,524 + √(56,62 + 392,4))/9,81 = 2,927 s
Горизонтальное расстояние
x = vx·t = 20,67·2,927 = 60,51 m
Ответ
x = 60,51 m
7.Движение по окружности
Ответ: vmax = 19,93 m/s
Равномерное движение по окружности: тело, движущееся со скоростью v по окружности радиуса r, имеет ускорение a = v²/r, направленное к центру, поэтому на него должна действовать направленная к центру равнодействующая сила F = m·v²/r. Эту силу создаёт что-то реальное: трение, натяжение, сила тяжести или сила нормальной реакции.
Трение создаёт центростремительную силу
m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0,3·9,81·135) = 19,93 m/s
Ответ
vmax = 19,93 m/s (71,76 km/h)
8.Движение по окружности
Ответ: Ttop = 26,61 N
Равномерное движение по окружности: тело, движущееся со скоростью v по окружности радиуса r, имеет ускорение a = v²/r, направленное к центру, поэтому на него должна действовать направленная к центру равнодействующая сила F = m·v²/r. Эту силу создаёт что-то реальное: трение, натяжение, сила тяжести или сила нормальной реакции.
Скорость в верхней точке
Кинетическая энергия переходит в потенциальную на высоте 2r.
vtop² = 8,5² − 4·9,81·1,1 = 29,09 m²/s²
Силы в верхней точке
Сила натяжения и сила тяжести обе направлены вниз, к центру.
T + m·g = m·vtop²/r
T = 1,6·29,09/1,1 − 1,6·9,81 = 26,61 N
Ответ
Ttop = 26,61 N
9.Работа и энергия
Ответ: h = 0,4077 m
Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии равно работе всех сил. Если записать тяжесть и пружины как потенциальную энергию (mgh и ½kx²), получается баланс: начальная энергия = конечная энергия + энергия, потерянная на трение (μN·d).
Энергия пружины
x = 2 cm = 0,02 m
½kx² = ½·1000·0,02² = 0,2 J
Высота
m·g = 0,05·9,81 = 0,4905 N
h = ½kx²/(mg) = 0,2/0,4905 = 0,4077 m
Ответ
h = 0,4077 m
10.Работа и энергия
Ответ: v = 12,13 m/s
Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии равно работе всех сил. Если записать тяжесть и пружины как потенциальную энергию (mgh и ½kx²), получается баланс: начальная энергия = конечная энергия + энергия, потерянная на трение (μN·d). При движении по окружности равнодействующая, направленная к центру, должна быть равна mv²/r.
Тележка едва проходит петлю при h = 2,5R; тогда в верхней точке N = 0.
11.Импульс и столкновения
Ответ: v′2 = 24,89 m/s
Закон сохранения импульса: если во время столкновения внешние силы не действуют, суммарный импульс Σm·v до столкновения равен суммарному импульсу после. Скорость имеет направление, поэтому выберите положительное направление и скорости, направленные в противоположную сторону, берите со знаком минус. При упругом столкновении сохраняется и кинетическая энергия; при абсолютно неупругом тела слипаются.
Импульс до удара
p = M·u = 19·27 = 513 kg·m/s
Импульс после удара
513 = 1·65 + 18·v′2
v′2 = (513 − 65)/18 = 24,89 m/s
Ответ
v′2 = 24,89 m/s
12.Импульс и столкновения
Ответ: v1 = 18,42 m/s
Закон сохранения импульса: если во время столкновения внешние силы не действуют, суммарный импульс Σm·v до столкновения равен суммарному импульсу после. Скорость имеет направление, поэтому выберите положительное направление и скорости, направленные в противоположную сторону, берите со знаком минус. При упругом столкновении сохраняется и кинетическая энергия; при абсолютно неупругом тела слипаются.
Вращение вокруг неподвижной оси: сумма моментов относительно оси равна I·α (ΣM = I·α), так же как ΣF = m·a при поступательном движении. В энергетической форме момент T, поворачивающий тело на угол θ (в радианах), совершает работу T·θ, которая изменяет кинетическую энергию ½·I·ω²; сила тяжести добавляет или отнимает m·g·Δh центра масс. Мощность равна P = T·ω.
Угловая скорость
ω = 2π·1500/60 = 157,1 rad/s
Работа тормоза равна кинетической энергии
½·I·ω² = ½·28,5·157,1² = 351605 J
θ = 351605/25 = 14064 rad
Обороты
N = θ/2π = 2238 rev
Ответ
N = 2238 rev
14.Вращение твёрдого тела
Ответ: n2 = 40,96 rpm
Качение и момент импульса: тело, катящееся без проскальзывания, имеет v = ω·r, поэтому его кинетическая энергия равна ½·m·v² + ½·I·ω² = ½·m·v²·(1 + I/(m·r²)). При движении по наклонной плоскости это даёт a = g·sin θ/(1 + I/(m·r²)). Когда относительно оси не действует внешний момент, момент импульса относительно этой оси сохраняется, I₁·ω₁ = I₂·ω₂, даже если кинетическая энергия теряется.
Моменты инерции
I1 = 4,5 + 2·5·0,85² = 11,72 kg·m²
I2 = 4,5 + 2·5·0,35² = 5,725 kg·m²
Закон сохранения момента импульса
n2 = n1·I1/I2 = 20·11,72/5,725 = 40,96 rpm
Ответ
n2 = 40,96 rpm
Кинетическая энергия возрастает: дополнительная энергия берётся из работы человека, придвигающего гантели.
15.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: n2 = 1521 rpm
Ременные передачи: без проскальзывания обод обоих шкивов имеет одну и ту же скорость v = π·d·n/60, поэтому n₁·d₁ = n₂·d₂, а передаточное отношение равно d₂/d₁. Проскальзывание s делает ведомый шкив немного медленнее: n₂ = n₁·(d₁/d₂)·(1 − s). Передаваемая мощность равна P = (T₁ − T₂)·v, где T₁ — натяжение ведущей ветви, а T₂ — ведомой. Трение ограничивает отношение натяжений: T₁/T₂ = eμθ, где θ — угол обхвата в радианах на меньшем шкиве; для открытой передачи θ = π − 2·asin((d₂ − d₁)/(2C)) при межосевом расстоянии C.
Частота вращения без проскальзывания
2880·160/300 = 1536 rpm
С проскальзыванием
n2 = 1536·0,99 = 1521 rpm
Ответ
n2 = 1521 rpm
16.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: ND = 18
Зубчатые передачи: у зацепляющихся колёс скорость в точке контакта зубьев одинакова, поэтому n₁·N₁ = n₂·N₂: колесо с меньшим числом зубьев вращается быстрее. Колёса на одном валу вращаются с одинаковой частотой. Мощность передаётся дальше (за вычетом потерь), поэтому при уменьшении частоты вращения крутящий момент растёт: T₂ = T₁·(N₂/N₁)·η, а P = T·ω, где ω = 2π·n/60.
Частота вращения промежуточного вала
nB = nC = 1440·30/50 = 864 rpm
Число зубьев колеса D
ND = C·nC/nout = 16·864/768 = 18
Ответ
ND = 18
17.Пружины и маятники
Ответ: v = 1,438 m/s
Гармонические колебания: груз массой m на пружине жёсткостью k колеблется с угловой частотой ω = √(k/m) и периодом T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Математический маятник длиной L имеет период T = 2π·√(L/g). При амплитуде A наибольшая скорость равна A·ω, наибольшее ускорение — A·ω², а энергия — ½·k·A².
Угловая частота
ω = √(170/1,9) = 9,459 rad/s
Скорость в точке x
v = ω·√(A² − x²) = 9,459·√(0,16² − 0,05²) = 1,438 m/s
Ответ
v = 1,438 m/s
18.Пружины и маятники
Ответ: amax = 21,47 m/s²
Гармонические колебания: груз массой m на пружине жёсткостью k колеблется с угловой частотой ω = √(k/m) и периодом T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Математический маятник длиной L имеет период T = 2π·√(L/g). При амплитуде A наибольшая скорость равна A·ω, наибольшее ускорение — A·ω², а энергия — ½·k·A².
Угловая частота
ω = √(460/3) = 12,38 rad/s
Наибольшее ускорение
amax = A·ω² = 0,14·12,38² = 21,47 m/s²
Ответ
amax = 21,47 m/s²
19.Механические колебания
Ответ: ζ = 0,03989
Свободные колебания системы «масса–пружина»: собственная частота без демпфирования ωn = √(k/m) в rad/s и fn = ωn/(2π) в Hz. Вязкий демпфер c даёт коэффициент демпфирования ζ = c/cc, где критическое демпфирование cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Система со слабым демпфированием (ζ < 1) колеблется с частотой ωd = ωn·√(1 − ζ²). Жёсткости параллельных пружин складываются, k = k₁ + k₂; у последовательных складываются обратные величины, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Свободные колебания системы «масса–пружина»: собственная частота без демпфирования ωn = √(k/m) в rad/s и fn = ωn/(2π) в Hz. Вязкий демпфер c даёт коэффициент демпфирования ζ = c/cc, где критическое демпфирование cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Система со слабым демпфированием (ζ < 1) колеблется с частотой ωd = ωn·√(1 − ζ²). Жёсткости параллельных пружин складываются, k = k₁ + k₂; у последовательных складываются обратные величины, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Эквивалентная жёсткость
Параллельно соединены только k1 и k2. Эта пара соединена последовательно с k3, поэтому складывайте обратные величины.