Логарифмический декремент затухания колебаний - это безразмерная физическая величина, описывающая уменьшение амплитуды колебательного процесса и равная натуральному логарифму отношения двух последовательных амплитуд.
λ = ln( Аn /An+1).
Закон изменения амплитуды An = A0·e^(-λ·n), где n = t/T - число колебаний за время t.
Из этой формулы определим соотношение амплитуд колебаний.
A0/An = e^(λ·n).
Подставим значения из задания.
10 = e^(λ·50).
Число 10 представим как e^(2,302585).
Получаем e^(λ·50) = e^(2,302585).
Отсюда находим значение λ = 2,302585/50 = 0,046052.
Добротность системы (относительная потеря энергии за время нарастания фазы на 1 радиан) определяется по формуле:
До отпускания пружины сила упругих деформаций в ней равна F (но не 2F, как можно подумать), так как пружина с каждого конца должна была компенсировать только силу F. Далее придется рассматривать случаи
1) F<μm₁g
Оба ускорения будут по нулям. Силы упругости пружины не хватит даже для преодоления силы трения покоя, действующей на легкий шарик
2) μm₂g>F>μm₁g
Сила пружины не сдвинуть тяжелый шарик, но уже сдвигает легкий, поэтому
m₁a = F-μm₁g a₁ = F/m₁ - μg a₂ = 0
3) F > μm₂g
Пружина успешно преодолеет обе силы трения покоя и поедут оба груза a₁ = F/m₁ - μg a₂ = F/m₂ - μg
Логарифмический декремент затухания колебаний - это безразмерная физическая величина, описывающая уменьшение амплитуды колебательного процесса и равная натуральному логарифму отношения двух последовательных амплитуд.
λ = ln( Аn /An+1).
Закон изменения амплитуды An = A0·e^(-λ·n), где n = t/T - число колебаний за время t.
Из этой формулы определим соотношение амплитуд колебаний.
A0/An = e^(λ·n).
Подставим значения из задания.
10 = e^(λ·50).
Число 10 представим как e^(2,302585).
Получаем e^(λ·50) = e^(2,302585).
Отсюда находим значение λ = 2,302585/50 = 0,046052.
Добротность системы (относительная потеря энергии за время нарастания фазы на 1 радиан) определяется по формуле:
Q = 2π/(1 - e^(-λ)) = 2π/(1 - e^(-0,046052)) = 139,603 .
Как построить график? Для этого в задании не приведены данные для его построения - а именно начальная амплитуда и период колебаний.
Условный график при Ао = 10 и Т = 2 с приведен в приложении.
1) F<μm₁g
Оба ускорения будут по нулям. Силы упругости пружины не хватит даже для преодоления силы трения покоя, действующей на легкий шарик
2) μm₂g>F>μm₁g
Сила пружины не сдвинуть тяжелый шарик, но уже сдвигает легкий, поэтому
m₁a = F-μm₁g
a₁ = F/m₁ - μg
a₂ = 0
3) F > μm₂g
Пружина успешно преодолеет обе силы трения покоя и поедут оба груза
a₁ = F/m₁ - μg
a₂ = F/m₂ - μg
Можно объединить все ответы