Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 200 пФ и катушки индуктивностью 2 мГн. Какова частота и период собственных колебаний контура

Показать ответ

Ответ:

razdor1996Rqzdor

12.04.2022 10:46

Дано:

m = 1,3 кг

L = 4 м

L₁ = 5 м

L₂ = 3 м

g = 10 м/с²

T₁, T₂ - ?

При данных значениях длин стержень и нити будут образовывать прямоугольный треугольник, т.к. точка подвеса располагается точно на линии действия силы тяжести (см. рисунок).

Стержень находится в равновесии. Воспользуемся одним из условий равновесия - равенством моментов сил, действующих на стержень. На стержень действуют три силы: сила тяжести mg, сила натяжения длинной нити T₁ и сила натяжения короткой нити T₂. Момент силы - это произведение силы F и плеча d, где плечо d - это кратчайшее расстояние между точкой опоры и линией действия силы:

M = F*d

Для того, чтобы найти какую-либо из сил натяжения, мы будем рассматривать равенство моментов сил относительно точек А и B.

ТОЧКА А.

M + M₁ + M₂ = 0 - векторная сумма

-M + 0 + M₂ = 0 - алгебраическая сумма, где

-M = -mg*d - знак минуса стоит потому, что сила тяжести стремится повернуть стержень по часовой стрелке относительно точки А.

M₁ = T₁*d₁(A) = 0, т.к. сила T₁ не стремится повернуть стержень относительно точки, к которой она и приложена. Другими словами - плечо силы T₁ относительно точки А равно нулю (d₁(A) = 0), поэтому момент этой силы равен нулю.

M₂ = T₂*d₂ = T₂*L - знак плюса стоит потому, что сила натяжения T₂ стремится повернуть стержень против часовой стрелки относительно точки А.

Выходит, что:

M₂ = M

T₂*L = mg*d

Мы не знаем плечо d. Но его можно выразить путём геометрических соображений. Обратимся к рисунку. Плечо d равно стороне АС прямоугольного треугольника ABC. Этот треугольник подобен прямоугольному треугольнику A'B'C' по трём углам (углы B и B' являются вертикальными, а углы А и А' - взаимно перпендикулярными, углы С и С' - прямые). Если поделим АB на AC, то получим коэффициент подобия, который точно также можно получить, поделив А'B' на A'C':

AB/AC = А'B'/A'C'

АB = L/2, AC = d

A'C' = L₂, A'B' = √(A'C'² + B'C'²) - по теореме Пифагора, B'C' = AB = L/2 =>

=> A'B' = √(L₂² + (L/2)²) = √(L₂² + L²/4), тогда:

(L/2) / d = √(L₂² + L²/4) / L₂ - выражаем d:

d = (L/2) : (√(L₂² + L²/4) / L₂) = (L/2)*L₂/√(L₂² + L²/4) = L*L₂ / 2√(L₂² + L²/4)

Подставляем в уравнение моментов:

T₂*L = mg*d

T₂*L = mg*L*L₂ / 2√(L₂² + L²/4) - делим обе части на L:

T₂ = mg*L₂ / 2√(L₂² + L²/4) = 1,3*10*3 / 2√(3² + 4²/4) = 39 / 2√13 = 13*3 / 2√13 = √13*3/2 = √13*1,5 = 5,4083... = 5,4 Н

ТОЧКА B.

M + M₁ + M₂ = 0 - векторная сумма

M - M₁ + 0 = 0 - алгебраическая сумма, где

M = mg*d

-M₁ = -T₁*d₁, получается:

M = M₁

mg*d = T₁*d₁

Плечо d мы уже выразили. Остаётся выразить плечо d₁. Мы можем выразить d₁, используя два прямоугольных треугольника: АDC' и A'DC'. Выразим плечо из теоремы Пифагора, обозначив сторону A'D через x:

АDC': d₁² = L² - (L₁ - x)²

A'DC': d₁² = L₂² - x²

Приравняем, чтобы выразить х:

L² - (L₁ - x)² = L₂² - x²

L² - (L₁² - 2*L₁*x + x²) = L₂² - x²

L² - L₁² + 2*L₁*x - x² = L₂² - x²

L² - L₁² + 2*L₁*x = L₂²

2*L₁*x = L₂² - L² + L₁²

x = (L₂² - L² + L₁²) / 2L₁ = (3² - 4² + 5²) / (2*5) = (9 - 16 + 25)/10 = 18/10 = 1,8 м

Тогда:

d₁² = L₂² - x² => d₁ = √(L₂² - x²)

Выражаем T₁ из уравнения моментов:

mg*d = T₁*d₁

T₁ = mg*d/d₁ = [mg*L*L₂ / 2√(L₂² + L²/4)] / √(L₂² - x²) = [1,3*10*4*3 / 2√(3² + 4²/4)] / √(3² - 1,8²) = 9,0138... = 9,0 H

ответ: 5,4 Н и 9,0 Н.

Жёсткий однородный массивный стержень длиной 4 м и массой 1,3 кг подвешен за концы к двум лёгким нер

0,0(0 оценок)

Ответ:

Артём84748

16.06.2020 10:48

$S=S_{1}+S_{2}+S_{3} =18,75+150+30=198,75$ м.

Объяснение:

Дано:

V=27 км/ч =7,5 м/с - скорость автобуса на втором участке пути;

$t_{1} =5$ с - время, за которое автобус разогнался до скорости, равной 27 км/ч;

$t_{2} =20$ с - время движения автобуса с постоянной скоростью, равной 27 км/ч;

$t_{3} =8$ с - время торможения автобуса, то есть уменьшения скорости от 27 км/ч до 0.

Необходимо найти: .

Как видно из задачи, общий путь между остановками будет равен пути, потраченном на разгон, пути с постоянной скоростью и пути, с постоянным торможением. Разберем каждый участок пути отдельно.

Путь на первом участке, согласно формуле движения с постоянным ускорением будет иметь вид:

$S_{1} =V_{0} *t+\frac{a_{1}*t_{1} ^2}{2}$

Время $t_{1}$ нам известно, неизвестно лишь ускорение . Так как начальная скорость $V_{0} =0$ м/с, то можем записать:

$S_{1} =\frac{a_{1}*t_{1}^2 }{2}$ (1)

Ускорение $a_{1}$ в данном случае будет иметь вид: $a_{1}=\frac{V-V_{0}}{t_{1} }$ , и если $V_{0} =0$ , то получаем: $a_{1}=\frac{V}{t_{1} }$

Подставляя в формулу (1) получим:

$S_{1} =\frac{\frac{V}{t_{1} }*t_{1}^2 }{2}= \frac{V*t_{1} }{2}$

Можем сразу посчитать:

$S_{1} =\frac{7,5*5}{2}=18,75$ м. - пройдя расстояние автобус разгонится до скорости 27 км/ч или 7,5 м/с за 5 секунд.

Вторая часть пути, это путь с постоянной скоростью .

На данном участке пути, пройденное расстояние будет иметь вид:

$S_{2} =V*t_{2}=7,5*20=150$ м. - такое расстояние проедет автобус с постоянной скоростью.

Затем, автобус станет тормозить, то есть у нас равнозамедленное движение с постоянным отрицательным ускорением.

Пройденный путь на данном участке будет, согласно формуле равнозамедленного движения:

$S_{3}=V*t_{3}+\frac{a_{2}*t_{3}^2}{2}$ (2)

В данном случае, так как автобус в итоге затормозит и уменьшит свою скорость до нуля ( $V_{1}=0$ ), то ускорение можно найти согласно формуле:

$V_{1}-V=a_{2}*t_{3}\\$

Если $V_{1}=0$ м/с, то ускорение будет равно:

$a_{2}=\frac{V_{1}-V}{t_{3}}$ (3)

Тогда подставляя формулу (3) в формулу (2) получим:

$S_{3} =V*t_{3} +\frac{\frac{V_{1} -V}{t_{3}}*t_{3}^2}{2}=V*t_{3} +\frac{(V_{1}-V)*t_{3} }{2}$

Все данные нам известны, подставляем и считаем:

$S_{3} =V*t_{3} +\frac{(V_{1}-V)*t_{3} }{2} =7,5*8+\frac{(0-7,5)*8}{2}=60+\frac{-60}{2}=60-30=30$ м. - за такое расстояние автобус полностью остановится со скорости 7,5 м/с за время 8 с.