Катер и плот одновременно начали движение вдоль реки от пункта А. Катер начал двигаться против течения реки. Через время 0,5 ч катер повернул обратно и 1 ч двигался по течению. При этом плот доплыл до пункта В, а катер до пункта С. Найти отношение скорости катера к скорости течения реки, если расстояние АС в 3 раза больше расстояния АВ.

Рассмотрим случай вращения твердого тела вокруг некоторой произвольной оси 00, (рис. 5.5). Вектор полного момента импульса L тела относительно неподвижной точки на оси вращения в общем случае не параллелен вектору угловой скорости о) и вычисляется согласно определению (4.36):  

где ?j и V/ — радиус-вектор и скорость /-й частицы тела относительно полюса — некоторой точки О на рис. 5.5. Используем тот факт, что в системе координат, связанной с телом, составляющие вектора постоянны и скорость vi определяется как й,=1со,/*] согласно (2.20).

Тогда выражение (5.16) можно записать в виде  

Отсюда проекция момента импульса на ось Xнеподвижной декартовой системы координат с началом в точке О определяется как линейная функция составляющих вектора угловой скорости со:

Аналогично вычисляются две другие проекции вектора L :

Введенные здесь девять коэффициентов 1тп (т, п — х, у, z) образуют квадратную матрицу, которая преобразуется как тензор второго порядка и называется тензором инерции (тензором момента инерции):  

Диагональные компоненты тензора инерции — коэффициенты 7^, 7 , /_. — это моменты инерции тела относительно осей X, У и Z. Недиагональные компоненты тензора (5.17) называются центробежными моментами инерции тела. Поскольку / = 7 , Ixz = /,х и / = I , то тензор инерции является симметричным. В случае, когда масса т твердого тела непрерывно распределена по его объему, , 7 , Iопределяются по формулам (5.6а)—(5.6в). При этом центробежные моменты инерции будут определяться так:

Как известно, любой симметричный тензор или матрицу можно диаго- нализировать, т.е. для любого тела можно выбрать три такие взаимно перпендикулярные оси X, У, Z, для которых все недиагональные компоненты равны нулю и тензор инерции принимает вид

Такие оси являются главными осями инерции тела, а сохранившиеся диагональные компоненты тензора инерции — это главные моменты инерции. Тогда проекции момента импульса на главные оси инерции имеют вид

Как следует из полученных формул, даже в этом случае вектор Z не совпадает с вектором со по направлению.

Таким образом, тензор инерции любого тела зависит от точки, относительно которой он рассчитан. Когда ось вращения твердого тела закреплена и совпадает с одной из осей координат, например с осью Z, то вектор угловой скорости направлен по оси Z (соЛ. =cov, =0 и со. — со) и Т. = /„со=/со. Однако если ось вращения твердого тела не закреплена, то ее нельзя считать все время направленной вдоль фиксированной оси Z и необходимо вычислять все компоненты тензора инерции.

П.Обозначения: обычное стандартное обозначение периода колебаний: {\displaystyle T} (хотя могут применяться и другие, наиболее часто это {\displaystyle \tau }, иногда {\displaystyle \Theta } и т. д.).Единицы измерения: секунда и, в принципе, вообще единицы измерения времени.Период колебаний связан соотношением взаимной обратности с частотой:{\displaystyle T={\frac {1}{\nu }},\ \ \ \nu ={\frac {1}{T}}.}Для волновых процессов период связан кроме того очевидным образом с длиной волны {\displaystyle \lambda }{\displaystyle v=\lambda \nu ,\ \ \ T={\frac {\lambda }{v}},}где {\displaystyle v} — скорость распространения волны (точнее[2] — фазовая скорость).В квантовой физике период колебаний прямо связан с энергией (поскольку в квантовой физике энергия объекта — например, частицы — есть частота[3] колебаний его волновой функции).Теоретическое нахождение периода колебаний той или иной физической системы сводится, как правило, к нахождению решения динамических уравнений (уравнения), описывающего эту систему. Для категории линейных систем (а приближенно — и для линеаризуемых систем в линейном приближении, которое зачастую является очень хорошим) существуют стандартные сравнительно простые математические методы, позволяющие это сделать (если известны сами физические уравнения, описывающие систему).Для экспериментального определения периода используются часы, секундомеры, частотомеры, стробоскопы, строботахометры, осциллографы. Также применяются биения, метод гетеродинирования в разных видах, используется принцип резонанса. Для волн можно померить период косвенно — через длину волны, для чего применяются интерферометры, дифракционные решетки итп. Иногда требуются и изощренные методы, специально разработанные для конкретного трудного случая (трудность могут представлять как само измерение времени, особенно если речь идет о предельно малых или наоборот очень больших временах, так и трудности наблюдения коПружинный маятник[править | править вики-текст]Период колебаний пружинного маятника может быть вычислен по следующей формуле:\displaystyle T=2\pi {\sqrt {\frac {m}{k,где {\displaystyle m} — масса груза, {\displaystyle k} — жёсткость пружины.Математический маятник[править | править вики-текст]Период малых колебаний математического маятника:\displaystyle T=2\pi {\sqrt {\frac {l}{gгде {\displaystyle l} — длина подвеса (к примеру, нити), {\displaystyle g} — ускорение свободного падения.Период малых колебаний (на Земле) математического маятника длиной 1 метр с хорошей точностью[5] равен 2 секундам.Физический маятник[править | править вики-текст]Период малых колебаний физического маятника:{\displaystyle T=2\pi {\sqrt {\frac {J}{mglгде {\displaystyle J} — момент инерции маятника относительно оси вращения, {\displaystyle m} — масса маятника, {\displaystyle l} — расстояние от оси вращения до центра масс.

Крутильный маятник[править | править вики-текст]

Период колебаний крутильного маятника:

{\displaystyle T=2\pi {\sqrt {\frac {I}{K

где {\displaystyle I} — момент инерции маятника относительно оси кручения, а {\displaystyle K} — вращательный коэффициент жёсткости маятника.

Электрический колебательный (LC) контур[править | править вики-текст]

Период колебаний электрического колебательного контура (формула Томсона):

{\displaystyle T=2\pi \ {\sqrt {LC}}},

где {\displaystyle L} — индуктивность катушки, {\displaystyle C} — ёмкость конденсатора.

Эту формулу вывел в 1853 году английский физик У. Томсон.леблющейся величины).