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
Самолёт трогается с места и равноускоренно разгоняется с ускорением 3,75 m/s² по взлётной полосе. Найдите его скорость v через 600 m.
v₀ = 0a = 3,75 m/s²s = 600 m
v = m/s
2.КинематикаСложная
Мяч бросают вертикально вверх со скоростью 7 m/s с края крыши на высоте 20 m над землёй. Сопротивлением воздуха пренебречь, g = 9,81 m/s². Найдите наибольшую высоту hmax над землёй.
v₀ = 7 m/sh₀ = 20 mg = 9,81 m/s²
hmax = m
3.Законы НьютонаСредняя
Брусок массой 13 kg скользит вниз по наклонной плоскости под углом 45° к горизонту. Коэффициент трения скольжения 0,3. Примите g = 9,81 m/s². Найдите ускорение a бруска вдоль плоскости.
m = 13 kgθ = 45°μ = 0,3g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Законы НьютонаСложная
Брусок массой 4 kg на горизонтальном столе соединён лёгкой нитью, перекинутой через блок без трения, с подвешенным грузом массой 2 kg. Трения о стол нет. Примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения T нити.
m1 = 4 kgm2 = 2 kgμ = 0g = 9,81 m/s²
T = N
5.Движение тела, брошенного под угломСредняя
Мяч бросают под углом 55° к горизонту с ровной поверхности. Сопротивлением воздуха пренебречь. Найдите время полёта t до удара мяча о землю.
v0 = 10 m/sθ = 55°g = 9,81 m/s²
t = s
6.Движение тела, брошенного под угломСложная
Мяч бросают со скоростью 35 m/s под углом 25° к горизонту с вершины обрыва высотой 60 m. Пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². Под каким углом α к горизонту (ниже горизонта) он ударяется о землю?
v₀ = 35 m/sθ = 25°h = 60 mg = 9,81 m/s²
α = °
7.Движение по окружностиСредняя
Дорожный инженер хочет, чтобы автомобили проходили поворот радиусом 400 m со скоростью 120 km/h, не полагаясь на трение. Примите g = 9,81 m/s². Найдите угол виража θ.
r = 400 mv = 120 km/hg = 9,81 m/s²
θ = °
8.Движение по окружностиСложная
Шарик массой 1,2 kg на лёгкой нити длиной 0,7 m вращают по вертикальной окружности. В нижней точке его скорость 6,5 m/s. Пренебрегите сопротивлением воздуха и примите g = 9,81 m/s². Найдите силу натяжения Ttop нити в верхней точке.
m = 1,2 kgr = 0,7 mvbottom = 6,5 m/sg = 9,81 m/s²
Ttop = N
9.Работа и энергияСредняя
Игрушечная пусковая установка имеет вертикальную пружину жёсткостью 1500 N/m. На неё кладут мяч массой 0,1 kg, сжимают пружину на 6 cm и отпускают. Пренебрегая сопротивлением воздуха и массой пружины, найдите высоту h, на которую поднимется мяч, отсчитывая от его положения при сжатой пружине.
m = 0,1 kgk = 1500 N/mx = 6 cmg = 9,81 m/s²
h = m
10.Работа и энергияСложная
Брусок массой 10 kg начинает движение из состояния покоя у основания наклонной плоскости 25° и тянется вверх по ней постоянной силой 65 N, параллельной плоскости. Коэффициент трения скольжения равен 0,1. Найдите скорость v бруска после того, как он переместится на 8 m вверх по плоскости.
Тележка массой 0,5 kg, движущаяся со скоростью 3 m/s, испытывает абсолютно упругий центральный удар с покоящейся тележкой массой 5 kg на дорожке без трения. Найдите скорость v′1 первой тележки после столкновения (положительную в направлении её первоначального движения).
m1 = 0,5 kgm2 = 5 kgv1 = 3 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
12.Импульс и столкновенияСложная
Мяч массой 0,6 kg ударяется о стену со скоростью 12 m/s и отскакивает прямо назад со скоростью 18 m/s. Контакт длится 40 ms. Найдите модуль импульса силы J, который стена сообщает мячу.
m = 0,6 kgvin = 12 m/svout = 18 m/sΔt = 40 ms
J = N·s
13.Вращение твёрдого телаСредняя
Однородный тонкий стержень массой 13 kg и длиной 1,9 m закреплён шарниром на одном конце и удерживается горизонтально. Его отпускают без начальной скорости. Примите g = 9,81 m/s². Найдите его угловое ускорение α сразу после освобождения.
m = 13 kgL = 1,9 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
14.Вращение твёрдого телаСложная
тонкий обруч начинает движение из состояния покоя и катится без проскальзывания по склону, наклонённому под углом 40° к горизонту. Примите g = 9,81 m/s². Его радиус равен 0,35 m. Найдите его угловую скорость ω после того, как он прокатился 4 m вдоль склона.
θ = 40°s = 4 mI = m·r²g = 9,81 m/s²r = 0,35 m
ω = rad/s
15.Зубчатые колёса и передачиСредняя
Двигатель мощностью 11 kW с частотой вращения 1500 rpm приводит шестерню с числом зубьев 12, которая находится в зацеплении с колесом с числом зубьев 24. Потерями пренебречь. Найдите выходной крутящий момент T2 на валу колеса.
P = 11 kWn1 = 1500 rpmN1 = 12N2 = 24η = 100%
T2 = N·m
16.Зубчатые колёса и передачиСложная
В планетарной передаче солнечная шестерня имеет 30 зубьев, а каждый сателлит — 30 зубьев. Коронное колесо закреплено, солнечная шестерня вращается с частотой 1200 rpm. Найдите частоту вращения nc водила.
Ns = 30Np = 30ns = 1200 rpm
nc = rpm
17.Пружины и маятникиСредняя
Астронавт на другой планете обнаруживает, что математический маятник длиной 1,3 m имеет период малых колебаний 2,14 s. Найдите ускорение свободного падения g на этой планете.
L = 1,3 mT = 2,14 s
g = m/s²
18.Пружины и маятникиСложная
Тело совершает гармонические колебания с периодом 2,2 s и амплитудой 9 cm. За какое наименьшее время t оно переместится из точки наибольшего смещения 9 cm в точку со смещением 7,2 cm?
T = 2,2 sA = 9 cmx = 7,2 cm
t = s
19.Механические колебанияСредняя
Груз массой 20 kg опирается на пружину жёсткостью 10 kN/m и вязкий демпфер с коэффициентом демпфирования 90 N·s/m. Найдите относительный коэффициент демпфирования ζ.
m = 20 kgk = 10 kN/mc = 90 N·s/m
ζ =
20.Механические колебанияСложная
Груз массой 40 kg висит на пружине k₃ = 15 kN/m. Верх k₃ прикреплён к жёсткой балке, подвешенной на двух расположенных рядом пружинах k₁ = 30 kN/m и k₂ = 40 kN/m; балка остаётся горизонтальной. Пренебрегите демпфированием и массами пружин и балки. Найдите собственную частоту fn вертикальных колебаний в Hz.
m = 40 kgk1 = 30 kN/mk2 = 40 kN/mk3 = 15 kN/m
fn = Hz
3Растворы
1.Кинематика
Ответ: v = 67,08 m/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.
Скорость после пройденного пути
v = √(2·a·s) = √(2·3,75·600) = 67,08 m/s
Ответ
v = 67,08 m/s
(241,5 km/h)
2.Кинематика
Ответ: hmax = 22,5 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 = 7²/(2·9,81) = 2,497 m
Высота над землёй
hmax = 20 + 2,497 = 22,5 m
Ответ
hmax = 22,5 m
3.Законы Ньютона
Ответ: a = 4,856 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.
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 = 10·cos 55° = 5,736 m/s
vy = v0·sin θ = 10·sin 55° = 8,192 m/s
Время полёта
Старт и приземление на одной высоте: t = 2vy/g.
t = 2·8,192/9,81 = 1,67 s
Ответ
t = 1,67 s
6.Движение тела, брошенного под углом
Ответ: α = 49,67 °
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
vx = 35·cos 25° = 31,72 m/s
vy0 = 35·sin 25° = 14,79 m/s
Вертикальная скорость при ударе
Закон сохранения энергии или v² = v₀² + 2as по вертикали.
vy = √(14,79² + 2·9,81·60) = 37,36 m/s
Угол падения
tan α = vy/vx = 37,36/31,72 → α = 49,67°
Ответ
α = 49,67°
7.Движение по окружности
Ответ: θ = 15,81 °
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.
Единицы
v = 120/3,6 = 33,33 m/s
Угол виража
tan θ = v²/(r·g) = 33,33²/(400·9,81) = 0,2832
θ = 15,81°
Ответ
θ = 15,81°
8.Движение по окружности
Ответ: Ttop = 13,57 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 = 6,5² − 4·9,81·0,7 = 14,78 m²/s²
Силы в верхней точке
Сила натяжения и сила тяжести обе направлены вниз, к центру.
T + m·g = m·vtop²/r
T = 1,2·14,78/0,7 − 1,2·9,81 = 13,57 N
Ответ
Ttop = 13,57 N
9.Работа и энергия
Ответ: h = 2,752 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 = 6 cm = 0,06 m
½kx² = ½·1500·0,06² = 2,7 J
Высота
m·g = 0,1·9,81 = 0,981 N
h = ½kx²/(mg) = 2,7/0,981 = 2,752 m
Ответ
h = 2,752 m
10.Работа и энергия
Ответ: v = 4,842 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 = 10·9,81 = 98,1 N
mg·sin θ = 41,46 N
μ·mg·cos θ = 8,891 N
Работа и энергия
½mv² = (65 − 50,35)·8 = 117,2 J
v = √(2·117,2/10) = 4,842 m/s
Ответ
v = 4,842 m/s
11.Импульс и столкновения
Ответ: v′1 = −2,455 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 = (0,5 − 5)/(0,5 + 5)·3 = −2,455 m/s
v′2 = 2·0,5/(0,5 + 5)·3 = 0,5455 m/s
Ответ
v′1 = −2,455 m/s
Знак минус означает, что первая тележка отскакивает назад.
12.Импульс и столкновения
Ответ: J = 18 N·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.
Изменение импульса
J = m·Δv = 0,6·(18 + 12) = 18 N·s
Ответ
J = 18 N·s
13.Вращение твёрдого тела
Ответ: α = 7,745 rad/s²
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.
Высота спуска
h = s·sin θ = 4·sin 40° = 2,571 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 + 1)
v = √(2·9,81·2,571/2) = 5,022 m/s
ω = v/r = 5,022/0,35 = 14,35 rad/s
Ответ
ω = 14,35 rad/s
15.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: T2 = 140,1 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.
Момент двигателя
ω₁ = 2π·1500/60 = 157,1 rad/s
T1 = P/ω₁ = 11000/157,1 = 70,03 N·m
Выходной крутящий момент
T2 = 70,03·24/12·1 = 140,1 N·m
Ответ
T2 = 140,1 N·m
16.Зубчатые колёса и передачи
Ответ: nc = 300 rpm
Планетарные передачи: частоты вращения солнечной шестерни, коронного колеса и водила связаны формулой Виллиса (ns − nc)/(nr − nc) = −Nr/Ns: относительно водила передача — обычная рядовая, а сателлиты играют роль паразитных колёс. Закрепление одного звена превращает её в редуктор с одним передаточным отношением.
Число зубьев коронного колеса
Nr = Ns + 2·Np = 30 + 2·30 = 90
Формула Виллиса при неподвижном коронном колесе
Положите nr = 0 и найдите частоту вращения водила.
(1200 − nc)/(0 − nc) = −90/30
nc = ns·Ns/(Ns + Nr) = 1200·30/120 = 300 rpm
Ответ
nc = 300 rpm
Водило вращается в том же направлении, что и солнечная шестерня.
17.Пружины и маятники
Ответ: g = 11,21 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.
Находим g
g = 4π²·L/T² = 4π²·1,3/2,14² = 11,21 m/s²
Ответ
g = 11,21 m/s²
18.Пружины и маятники
Ответ: t = 0,2253 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/2,2 = 2,856 rad/s
Выразите время
0,8 = cos(ω·t) → ω·t = arccos(0,8) = 0,6435 rad
t = 0,6435/2,856 = 0,2253 s
Ответ
t = 0,2253 s
19.Механические колебания
Ответ: ζ = 0,1006
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.
Критическое демпфирование
cc = 2·√(k·m) = 2·√(10000·20) = 894,4 N·s/m
Коэффициент демпфирования
ζ = c/cc = 90/894,4 = 0,1006
Ответ
ζ = 0,1006
ζ < 1, поэтому демпфирование слабое, и система совершает затухающие колебания.
20.Механические колебания
Ответ: fn = 2,797 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
Параллельно соединены только k1 и k2. Эта пара соединена последовательно с k3, поэтому складывайте обратные величины.