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
Водитель, едущий со скоростью 60 km/h, видит препятствие. Время её реакции 0,9 s, после чего автомобиль тормозит с постоянным замедлением 5 m/s². Найдите полный остановочный путь d с момента, когда она увидела препятствие.
v₀ = 60 km/htr = 0,9 sa = −5 m/s²
d = m
2.КинематикаСложная
Трамвай трогается с места и разгоняется с ускорением 3 m/s² в течение 6 s, затем движется с постоянной скоростью 15 s и, наконец, тормозит с замедлением 4,5 m/s² до остановки. Найдите полный путь s между двумя остановками.
a1 = 3 m/s²t1 = 6 st2 = 15 sa3 = −4,5 m/s²
s = m
3.Законы НьютонаСредняя
Грузы массами 9,5 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 ускорение a грузов.
m1 = 9,5 kgm2 = 1,5 kgg = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Законы НьютонаСложная
Брусок массой 10 kg на наклонной плоскости под углом 30° связан лёгкой нитью, перекинутой через блок без трения на вершине плоскости, с висящим грузом массой 9,5 kg. Висящий груз движется вниз. Коэффициент трения скольжения между бруском и плоскостью равен 0,1. Примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения T нити.
m1 = 10 kgm2 = 9,5 kgθ = 30°μ = 0,1g = 9,81 m/s²
T = N
5.Движение тела, брошенного под угломСредняя
Мяч бросают под углом 60° к горизонту с ровной поверхности. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите горизонтальное расстояние x, которое мяч пролетает до удара о землю.
v0 = 20 m/sθ = 60°g = 9,81 m/s²
x = m
6.Движение тела, брошенного под угломСложная
Мяч бросают под углом 50° к горизонту с вершины скалы высотой 5 m. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите горизонтальное расстояние x, которое мяч пролетает до удара о землю.
v0 = 25 m/sθ = 50°h = 5 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Движение по окружностиСредняя
Автомобиль проходит горизонтальный поворот радиусом 90 m. Коэффициент трения покоя между шинами и дорогой 0,4. Примите g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую скорость vmax, с которой автомобиль может пройти поворот без заноса.
r = 90 mμs = 0,4g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Движение по окружностиСложная
Шарик массой 0,2 kg на лёгкой нити длиной 0,5 m вращают по вертикальной окружности. В нижней точке его скорость 11,5 m/s. Пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения Ttop нити в верхней точке.
Автомобиль массой 800 kg въезжает на подъём 8° с постоянной скоростью 36 km/h. Сопротивление воздуха и сопротивление качению вместе составляют 250 N. Найдите мощность P, которую должны развивать колёса, в kW.
Пружину жёсткостью 500 N/m у основания наклонной плоскости 35° сжимают на 12 cm бруском массой 1 kg и отпускают. Коэффициент трения скольжения между бруском и плоскостью равен 0,25. Какое расстояние d пройдёт брусок вверх по плоскости от точки отпускания до остановки? (Пренебрегите коротким участком, на котором толкает пружина, т. е. учитывайте трение и силу тяжести на всём расстоянии d.)
Тележка массой 3 kg, движущаяся со скоростью 8 m/s, испытывает абсолютно упругий центральный удар с покоящейся тележкой массой 4,5 kg на дорожке без трения. Найдите скорость v′1 первой тележки после столкновения (положительную в направлении её первоначального движения).
m1 = 3 kgm2 = 4,5 kgv1 = 8 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
12.Импульс и столкновенияСложная
Автомобиль массой 1500 kg врезается в припаркованный автомобиль массой 1900 kg. Сцепившиеся автомобили скользят 6,5 m до остановки. Коэффициент трения скольжения между шинами и дорогой равен 0,5. Примите g = 9,81 m/s². Найдите скорость v1 первого автомобиля непосредственно перед столкновением.
Маховик с моментом инерции 37 kg·m² вращается с частотой 1900 rpm. Тормоз создаёт постоянный момент трения 155 N·m. За какое время t он остановится?
I = 37 kg·m²n = 1900 rpmTb = 155 N·m
t = s
14.Вращение твёрдого телаСложная
полый шар начинает движение из состояния покоя и катится без проскальзывания по склону, наклонённому под углом 25° к горизонту. Примите g = 9,81 m/s². Найдите его скорость v после того, как он прокатился 2,5 m вдоль склона.
θ = 25°s = 2,5 mI = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s
15.Зубчатые колёса и передачиСредняя
Червяк с числом заходов 4 вращается с частотой 1450 rpm и приводит червячное колесо с 36 зубьями. Найдите частоту вращения nw колеса.
z = 4Nw = 36n = 1450 rpm
nw = rpm
16.Зубчатые колёса и передачиСложная
Открытый ремень соединяет ведущий шкив 120 mm с частотой 720 rpm со шкивом 250 mm; расстояние между центрами 500 mm. Коэффициент трения равен 0,25, а натяжение ведущей ветви не должно превышать 500 N. Найдите наибольшую мощность P, которую ремень может передать без проскальзывания, в kW (центробежными эффектами пренебрегите).
Какой длины должен быть математический маятник, чтобы его период был 2 s? Примите g = 9,81 m/s². Найдите L.
T = 2 sg = 9,81 m/s²
L = m
18.Пружины и маятникиСложная
Тело совершает гармонические колебания с периодом 3,4 s и амплитудой 18 cm. За какое наименьшее время t оно переместится из положения равновесия в точку со смещением 16,2 cm?
T = 3,4 sA = 18 cmx = 16,2 cm
t = s
19.Механические колебанияСредняя
При испытании системы «масса–пружина» с демпфированием на свободные колебания за пиком смещения 25 mm через 3 циклов следует пик 3,8 mm. Найдите коэффициент демпфирования ζ.
x0 = 25 mmx3 = 3,8 mmn = 3
ζ =
20.Механические колебанияСложная
Груз массой 40 kg висит на двух пружинах, расположенных рядом (параллельно), с жёсткостями k₁ = 60 kN/m и k₂ = 60 kN/m. Груз остаётся горизонтальным. Пренебрегите демпфированием и массами пружин. Найдите собственную частоту fn вертикальных колебаний в Hz.
m = 40 kgk1 = 60 kN/mk2 = 60 kN/m
fn = Hz
3Растворы
1.Кинематика
Ответ: d = 42,78 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.
Единицы
v₀ = 60/3,6 = 16,67 m/s
Путь за время реакции
d1 = v₀·tr = 16,67·0,9 = 15 m
Тормозной путь
d2 = v₀²/(2a) = 16,67²/(2·5) = 27,78 m
Итого
d = 15 + 27,78 = 42,78 m
Ответ
d = 42,78 m
2.Кинематика
Ответ: s = 360 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.
Наибольшая скорость
v = a1·t1 = 3·6 = 18 m/s
Путь на каждом этапе
s1 = ½·3·6² = 54 m
s2 = 18·15 = 270 m
s3 = 18²/(2·4,5) = 36 m
Полный путь
s = 54 + 270 + 36 = 360 m
Ответ
s = 360 m
3.Законы Ньютона
Ответ: a = 7,135 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.
Ускорение
Движущая равнодействующая — это разность весов; она разгоняет полную массу.
a = (9,5 − 1,5)·9,81/(9,5 + 1,5) = 7,135 m/s²
Ответ
a = 7,135 m/s²
4.Законы Ньютона
Ответ: T = 75,83 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.
Силы вдоль нити
m₂·g = 93,2 N
m₁·g·sin θ = 49,05 N
μ·m₁·g·cos θ = 8,496 N
Ускорение системы
a = (93,2 − 49,05 − 8,496)/19,5 = 1,828 m/s²
Натяжение по висящему грузу
m2·g − T = m2·a → T = 9,5·(9,81 − 1,828) = 75,83 N
Ответ
T = 75,83 N
5.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: x = 35,31 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 = 20·cos 60° = 10 m/s
vy = v0·sin θ = 20·sin 60° = 17,32 m/s
Время полёта
Старт и приземление на одной высоте: t = 2vy/g.
t = 2·17,32/9,81 = 3,531 s
Горизонтальное расстояние
x = vx·t = 10·3,531 = 35,31 m
Ответ
x = 35,31 m
6.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: x = 66,69 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 = 25·cos 50° = 16,07 m/s
vy = v0·sin θ = 25·sin 50° = 19,15 m/s
Время полёта
Решите y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 и возьмите положительный корень.
0 = 5 + 19,15·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (19,15 + √(366,8 + 98,1))/9,81 = 4,15 s
Горизонтальное расстояние
x = vx·t = 16,07·4,15 = 66,69 m
Ответ
x = 66,69 m
7.Движение по окружности
Ответ: vmax = 18,79 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) = √(0,4·9,81·90) = 18,79 m/s
Ответ
vmax = 18,79 m/s (67,65 km/h)
8.Движение по окружности
Ответ: Ttop = 43,09 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 = 11,5² − 4·9,81·0,5 = 112,6 m²/s²
Силы в верхней точке
Сила натяжения и сила тяжести обе направлены вниз, к центру.
T + m·g = m·vtop²/r
T = 0,2·112,6/0,5 − 0,2·9,81 = 43,09 N
Ответ
Ttop = 43,09 N
9.Работа и энергия
Ответ: P = 13,42 kW
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). Мощность — это сила, умноженная на скорость: P = F·v.
Сила тяги
m·g = 800·9,81 = 7848 N
mg·sin θ = 7848·sin 8° = 1092 N
F = 1092 + 250 = 1342 N
Мощность
v = 36/3,6 = 10 m/s
P = F·v = 1342·10 = 13422 W = 13,42 kW
Ответ
P = 13,42 kW
10.Работа и энергия
Ответ: d = 0,4715 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 = 12 cm = 0,12 m
½kx² = ½·500·0,12² = 3,6 J
Энергетический баланс вдоль плоскости
m·g = 1·9,81 = 9,81 N
½kx² = mg·d·(sin θ + μ·cos θ)
d = 3,6/(9,81·(0,5736 + 0,25·0,8192)) = 0,4715 m
Ответ
d = 0,4715 m
11.Импульс и столкновения
Ответ: v′1 = −1,6 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.
Упругий удар о покоящееся тело
Совместное решение уравнений сохранения импульса и энергии даёт эти два результата.
v′1 = (3 − 4,5)/(3 + 4,5)·8 = −1,6 m/s
v′2 = 2·3/(3 + 4,5)·8 = 6,4 m/s
Ответ
v′1 = −1,6 m/s
Знак минус означает, что первая тележка отскакивает назад.
12.Импульс и столкновения
Ответ: v1 = 18,1 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·1900/60 = 199 rad/s
Замедление и время
α = Tb/I = 155/37 = 4,189 rad/s²
t = ω/α = 199/4,189 = 47,5 s
Ответ
t = 47,5 s
14.Вращение твёрдого тела
Ответ: v = 3,527 m/s
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.
Высота спуска
h = s·sin θ = 2,5·sin 25° = 1,057 m
Энергетический баланс при качении
Качение без проскальзывания: ω = v/r, а трение не совершает работы в точке контакта.
m·g·h = ½·m·v²·(1 + 0,6667)
v = √(2·9,81·1,057/1,667) = 3,527 m/s
Ответ
v = 3,527 m/s
15.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: nw = 161,1 rpm
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 колеса
nw = n·z/Nw = 1450·4/36 = 161,1 rpm
Ответ
nw = 161,1 rpm
16.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: P = 1,161 kW
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.
Угол обхвата
θ = 2,881 rad
Натяжение ведомой ветви
eμθ = e0,7202 = 2,055, T₂ = 500/2,055 = 243,3 N
Мощность
P = (500 − 243,3)·4,524 = 1,161 kW
Ответ
P = 1,161 kW
17.Пружины и маятники
Ответ: L = 0,994 m
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.
Выразите длину
L = g·(T/2π)² = 9,81·(2/2π)² = 0,994 m
Ответ
L = 0,994 m
18.Пружины и маятники
Ответ: t = 0,6059 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 = 2π/T = 2π/3,4 = 1,848 rad/s
Выразите время
0,9 = sin(ω·t) → ω·t = arcsin(0,9) = 1,12 rad
t = 1,12/1,848 = 0,6059 s
Ответ
t = 0,6059 s
19.Механические колебания
Ответ: ζ = 0,09945
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
Расположенные рядом пружины имеют одинаковую деформацию, а их силы складываются, поэтому жёсткости просто складываются: k = k1 + k2.