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
Для взлёта самолёту нужна скорость 220 km/h, а длина полосы 800 m. С каким постоянным ускорением a он должен разгоняться с места?
v₀ = 0v = 220 km/hs = 800 m
a = m/s²
2.КинематикаСложная
Мяч бросают вертикально вверх со скоростью 11 m/s с края крыши на высоте 40 m над землёй. Сопротивлением воздуха пренебречь, g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую высоту hmax над землёй.
v₀ = 11 m/sh₀ = 40 mg = 9,81 m/s²
hmax = m
3.Законы НьютонаСредняя
Брусок массой 11 kg скользит вниз по гладкой наклонной плоскости под углом 35° к горизонту. Примите g = 9,81 m/s². Найдите ускорение a бруска вдоль плоскости.
m = 11 kgθ = 35°μ = 0g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Законы НьютонаСложная
Бруску сообщают толчок, и он начинает скользить вверх по наклонной плоскости под углом 35° со скоростью 5,5 m/s. Коэффициент трения скольжения равен 0,1. Примите g = 9,81 m/s². Какое расстояние d вдоль плоскости он проскользит до остановки?
v₀ = 5,5 m/sθ = 35°μ = 0,1g = 9,81 m/s²
d = m
5.Движение тела, брошенного под угломСредняя
Мяч бросают под углом 65° к горизонту с ровной поверхности. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите наибольшую высоту H, которой достигает мяч.
v0 = 20 m/sθ = 65°g = 9,81 m/s²
H = m
6.Движение тела, брошенного под угломСложная
Мяч бросают под углом 40° к горизонту с вершины скалы высотой 35 m. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите горизонтальное расстояние x, которое мяч пролетает до удара о землю.
v0 = 32 m/sθ = 40°h = 35 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Движение по окружностиСредняя
В аттракционе «ротор» посетители стоят у стенки вертикального цилиндра радиусом 4 m. Когда он вращается достаточно быстро, пол опускается, и их удерживает трение. Коэффициент трения покоя равен 0,6. Примите g = 9,81 m/s². Найдите наименьшую угловую скорость ω в rad/s.
r = 4 mμs = 0,6g = 9,81 m/s²
ω = rad/s
8.Движение по окружностиСложная
Шарик массой 1,9 kg на нити длиной 1,4 m вращают по вертикальной окружности. В нижней точке его скорость 7 m/s. Примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения T нити в нижней точке.
m = 1,9 kgr = 1,4 mv = 7 m/sg = 9,81 m/s²
T = N
9.Работа и энергияСредняя
Шарик массой 0,5 kg висит на лёгкой нити длиной 1 m. Его отводят в сторону, пока нить не составит 70° с вертикалью, и отпускают без начальной скорости. Найдите силу натяжения T нити в момент прохождения шариком нижней точки.
m = 0,5 kgL = 1 mθ = 70°g = 9,81 m/s²
T = N
10.Работа и энергияСложная
Брусок массой 5 kg начинает движение из состояния покоя у основания наклонной плоскости 15° и тянется вверх по ней постоянной силой 55 N, параллельной плоскости. Коэффициент трения скольжения равен 0,3. Найдите скорость v бруска после того, как он переместится на 9 m вверх по плоскости.
Снаряд массой 8 kg, движущийся горизонтально со скоростью 23 m/s, разрывается на два осколка, движущихся вдоль той же прямой. Осколок массой 2 kg продолжает движение вперёд со скоростью 61 m/s. Найдите скорость v′2 осколка массой 6 kg (положительна в исходном направлении).
M = 8 kgu = 23 m/sm1 = 2 kgv′1 = 61 m/sm2 = 6 kg
v′2 = m/s
12.Импульс и столкновенияСложная
Мяч массой 0,15 kg ударяется о стену со скоростью 12 m/s и отскакивает прямо назад со скоростью 14 m/s. Контакт длится 20 ms. Найдите среднюю силу Favg, с которой стена действует на мяч.
m = 0,15 kgvin = 12 m/svout = 14 m/sΔt = 20 ms
Favg = N
13.Вращение твёрдого телаСредняя
Однородный тонкий стержень массой 17 kg и длиной 0,5 m закреплён шарниром на одном конце и удерживается горизонтально. Его отпускают без начальной скорости. Примите g = 9,81 m/s². Найдите вертикальную силу R, с которой шарнир действует на стержень сразу после освобождения.
m = 17 kgL = 0,5 mg = 9,81 m/s²
R = N
14.Вращение твёрдого телаСложная
тонкий обруч массой 17,5 kg катится без проскальзывания со скоростью 10 m/s. Найдите его полную кинетическую энергию Ek.
m = 17,5 kgv = 10 m/sI = m·r²
Ek = J
15.Зубчатые колёса и передачиСредняя
Два параллельных вала расположены на расстоянии 36 mm. Их нужно соединить парой прямозубых колёс с модулем 1,5 mm и передаточным отношением 2 : 1 (понижающая передача). Сколько зубьев N1 должна иметь шестерня?
a = 36 mmm = 1,5 mmi = 2
N1 =
16.Зубчатые колёса и передачиСложная
Двигатель мощностью 3 kW с частотой 960 rpm приводит колесо A (12 зубьев), которое зацепляется с колесом B (24 зубьев). Колесо C (25 зубьев) на одном валу с B приводит колесо D (50 зубьев) на выходном валу. КПД каждого зацепления 96%. Найдите выходной вращающий момент Tout.
Длина математического маятника 0,9 m. Примите g = 9,81 m/s². Найдите его период T при малых колебаниях.
L = 0,9 mg = 9,81 m/s²
T = s
18.Пружины и маятникиСложная
Груз массой 2,6 kg прикрепляют к нижнему концу нерастянутой вертикальной пружины с k = 280 N/m и отпускают без начальной скорости. Примите g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую скорость vmax груза.
m = 2,6 kgk = 280 N/mg = 9,81 m/s²
vmax = m/s
19.Механические колебанияСредняя
Груз массой 50 kg на пружине жёсткостью 80 kN/m снабжён вязким демпфером, дающим коэффициент демпфирования 0,6. Найдите частоту fd его свободных затухающих колебаний в Hz.
m = 50 kgk = 80 kN/mζ = 0,6
fd = Hz
20.Механические колебанияСложная
Груз массой 10 kg висит на двух пружинах, соединённых друг за другом (последовательно): у верхней k₁ = 50 kN/m, у нижней k₂ = 60 kN/m. Пренебрегите демпфированием и массами пружин. Найдите собственную частоту fn вертикальных колебаний в Hz.
m = 10 kgk1 = 50 kN/mk2 = 60 kN/m
fn = Hz
3Растворы
1.Кинематика
Ответ: a = 2,334 m/s²
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
v = 220/3,6 = 61,11 m/s
Ускорение
a = v²/(2s) = 61,11²/(2·800) = 2,334 m/s²
Ответ
a = 2,334 m/s²
2.Кинематика
Ответ: hmax = 46,17 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.
Подъём над крышей
0 = v₀² − 2·g·Δh → Δh = 11²/(2·9,81) = 6,167 m
Высота над землёй
hmax = 40 + 6,167 = 46,17 m
Ответ
hmax = 46,17 m
3.Законы Ньютона
Ответ: a = 5,627 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.
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.
Замедление
Обе силы направлены вниз по склону; масса сокращается.
a = 9,81·(sin 35° + 0,1·cos 35°) = 6,43 m/s²
Путь
d = v₀²/(2a) = 5,5²/(2·6,43) = 2,352 m
Ответ
d = 2,352 m
5.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: H = 16,75 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 65° = 8,452 m/s
vy = v0·sin θ = 20·sin 65° = 18,13 m/s
Высшая точка
В верхней точке вертикальная скорость равна нулю: vy² = 2gH.
H = vy²/(2g) = 18,13²/(2·9,81) = 16,75 m
Ответ
H = 16,75 m
6.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: x = 134,6 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 = 32·cos 40° = 24,51 m/s
vy = v0·sin θ = 32·sin 40° = 20,57 m/s
Время полёта
Решите y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 и возьмите положительный корень.
0 = 35 + 20,57·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (20,57 + √(423,1 + 686,7))/9,81 = 5,493 s
Горизонтальное расстояние
x = vx·t = 24,51·5,493 = 134,6 m
Ответ
x = 134,6 m
7.Движение по окружности
Ответ: ω = 2,022 rad/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.
Силы, действующие на посетителя
N = m·ω²·r
μ·N = m·g → μ·ω²·r = g
Угловая скорость
ω = √(g/(μ·r)) = √(9,81/(0,6·4)) = 2,022 rad/s
Ответ
ω = 2,022 rad/s
8.Движение по окружности
Ответ: T = 85,14 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.
Силы в нижней точке
К центру (вверх) — положительное направление.
T − m·g = m·v²/r
T = 1,9·9,81 + 1,9·7²/1,4 = 18,64 + 66,5 = 85,14 N
Ответ
T = 85,14 N
9.Работа и энергия
Ответ: T = 11,36 N
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.
Скорость в нижней точке
v² = 2gL(1 − cos θ) = 2·9,81·1·(1 − cos 70°) = 12,91 m²/s²
Силы в нижней точке
m·g = 0,5·9,81 = 4,905 N
T = mg + mv²/L = 4,905 + 0,5·12,91/1 = 11,36 N
Ответ
T = 11,36 N
Проверка: T = mg(3 − 2cos θ) = 11,36 N.
10.Работа и энергия
Ответ: v = 10,06 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).
Силы вдоль плоскости
m·g = 5·9,81 = 49,05 N
mg·sin θ = 12,7 N
μ·mg·cos θ = 14,21 N
Работа и энергия
½mv² = (55 − 26,91)·9 = 252,8 J
v = √(2·252,8/5) = 10,06 m/s
Ответ
v = 10,06 m/s
11.Импульс и столкновения
Ответ: v′2 = 10,33 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 = 8·23 = 184 kg·m/s
Импульс после удара
184 = 2·61 + 6·v′2
v′2 = (184 − 122)/6 = 10,33 m/s
Ответ
v′2 = 10,33 m/s
12.Импульс и столкновения
Ответ: Favg = 195 N
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.
Изменение импульса
J = m·Δv = 0,15·(14 + 12) = 3,9 N·s
Средняя сила
Favg = J/Δt = 3,9/0,02 = 195 N
Ответ
Favg = 195 N
13.Вращение твёрдого тела
Ответ: R = 41,69 N
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.
Моменты относительно шарнира
В момент освобождения ω = 0, поэтому центростремительного ускорения нет, и центр ускоряется строго вниз.
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.
Поступательная часть и часть вращения
Etrans = ½·m·v² = ½·17,5·10² = 875 J
Erot = ½·I·ω² = ½·1·m·r²·(v/r)² = 1·875 = 875 J
Итого
Ek = 875 + 875 = 1750 J
Ответ
Ek = 1750 J
15.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: N1 = 16
Геометрия зубчатых колёс: модуль m задаёт размер зуба. Колесо с N зубьями имеет делительный диаметр d = m·N, два зацепляющихся колеса имеют одинаковый модуль, а их межосевое расстояние a = (d₁ + d₂)/2 = m·(N₁ + N₂)/2. Окружная скорость v = π·d·n/60, а окружная сила на зубе следует из момента: Ft = 2T/d.
Суммарное число зубьев
N1 + N2 = 2a/m = 2·36/1,5 = 48
Делим по передаточному отношению
N1 = 48/(1 + 2) = 16
Ответ
N1 = 16
16.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: Tout = 110 N·m
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.
Скорость на выходе
nout = 960·(12/24)·(25/50) = 240 rpm
ωout = 2π·240/60 = 25,13 rad/s
Выходная мощность и момент
Pout = 3000·0,96² = 2765 W
Tout = Pout/ωout = 2765/25,13 = 110 N·m
Ответ
Tout = 110 N·m
17.Пружины и маятники
Ответ: T = 1,903 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.
Период маятника
T = 2π·√(0,9/9,81) = 1,903 s
Ответ
T = 1,903 s
18.Пружины и маятники
Ответ: vmax = 0,9453 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.
Положение равновесия и амплитуда
x₀ = m·g/k = 2,6·9,81/280 = 0,09109 m = A
Наибольшая скорость
Скорость наибольшая в положении равновесия.
ω = √(280/2,6) = 10,38 rad/s
vmax = A·ω = 0,09109·10,38 = 0,9453 m/s
Ответ
vmax = 0,9453 m/s
19.Механические колебания
Ответ: fd = 5,093 Hz
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.
Собственная частота без демпфирования
ωn = √(80000/50) = 40 rad/s
fn = 40/(2π) = 6,366 Hz
Частота затухающих колебаний
fd = fn·√(1 − ζ²) = 6,366·√(1 − 0,6²) = 5,093 Hz
Ответ
fd = 5,093 Hz
20.Механические колебания
Ответ: fn = 8,312 Hz
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
Последовательные пружины передают одну и ту же силу, а их деформации складываются, поэтому складываются обратные величины: 1/k = 1/k1 + 1/k2.