5. В сообщающихся сосудах находятся ртуть и вода.
Высота столба воды 16 см. Какой высоты столб нефти
нужно налить в правое колено, чтобы уровень ртути
был одинаковым?
а) 16 см,
б) 24 см,
в) 20 см,
г) 28 см.,
д) среди ответов
нет правильного.
МОЖНО С РЕШЕНИЕМ КОНТРОЛЬНАЯ
ответ: Х(t) = А*cos (ωt+φo) - уравнение гармонических колебаний,
где А - амплитуда, ω - циклическая частота, φo - начальная фаза.
ω = 2π/Т, где Т - период колебаний.
При t=0 X(0)=A*cos(φo) = 20 см = 0,2 метра - по условию задачи.
Ускорение - это вторая производная смещения Х по времени,
Х' = - A*ω*sin(ωt+φo), X'' = - A*ω^2 * cos(ωt+φo), откуда видно, что
максимальное ускорение а(max) = A*ω^2, откуда А = а(max)/ω^2.
Т.к. ω = 2π/Т, то А = а(max) * Т² / (4*π²). Поскольку X(0)=A*cos(φo),
то X(0) = (а(max) * Т² / (4*π²) ) * cos(φo), откуда
cos(φo) = 4*π²*Х(0) / (а(max) * Т²) = 4*π²*0,2/(0,5*4²) = π²/10,
откуда начальная фаза φo = arccos (π²/10) ≈ 9° (примерно 9 градусов)
1.Найдите:
А) Амплитуду колебаний заряда.
В общем виде уравнение колебаний заряда q=qm*cos(ωt). Cопоставляя получаем qm=5*10^-4 Кл.
Б) Период. ω= 10^3π. Из ω = 2π/T, T=2π/ω=2π/(10^3π)=2*10^-3 c.
В) Частоту. Из υ=1/T, υ=1/(2*10^-3) =0,5*10^3 Гц= 500 Гц.
Г) Циклическую частоту. ω= 10^3π Гц= 3140 Гц.
2. Запишите уравнения зависимости напряжения на конденсаторе от времени:
Из формулы емкости конденсатора С=q/U имеем
u(t) = q(t)/C =
(5*10^-4cos(10^3πt))/(10*10^-12) = 0,5*10^8 cos(10^3πt):
и силы тока в контуре от времени: в общем виде i(t) =q(t) '=Imcos(ωt+π/2) - ток опережает колебания напряжения на конденсаторе на π/2, Im=ω*qm; Im=10^3π*5*10^-4=1,57 A.
Значит i(t) =1,57cos(10^3πt+π/2).