Вопрос задан 11.04.2025 в 15:24. Предмет Физика. Спрашивает Киреева Аня.

Амплитуда затухающих колебаний математического маятника за время t1=1мин уменьшилась вдвое.Во сколько раз уменьшится амплитуда за время t2=3мин?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Басанец Сёма.

Для решения задачи, связанной с уменьшением амплитуды затухающих колебаний математического маятника, воспользуемся следующим подходом:

Уравнение для затухающих колебаний

Амплитуда затухающих колебаний уменьшается по закону экспоненциального затухания:

A(t)=A0e−γt,A(t) = A_0 e^{-\gamma t},

где:

  • A(t)A(t) — амплитуда колебаний в момент времени tt,
  • A0A_0 — начальная амплитуда,
  • γ\gamma — коэффициент затухания,
  • tt — время.

Анализ условия задачи

По условию задачи, за время t1=1 минt_1 = 1 \, \text{мин}, амплитуда уменьшилась вдвое:

A(t1)=A02.A(t_1) = \frac{A_0}{2}.

Подставим это в уравнение затухания:

A02=A0e−γt1.\frac{A_0}{2} = A_0 e^{-\gamma t_1}.

Упростим:

12=e−γt1.\frac{1}{2} = e^{-\gamma t_1}.

Применим натуральный логарифм:

ln⁡12=−γt1.\ln{\frac{1}{2}} = -\gamma t_1.

Так как ln⁡12=−ln⁡2\ln{\frac{1}{2}} = -\ln{2}, то:

−ln⁡2=−γt1.-\ln{2} = -\gamma t_1.

Отсюда находим коэффициент затухания:

γ=ln⁡2t1.\gamma = \frac{\ln{2}}{t_1}.

Уменьшение амплитуды за время t2=3 минt_2 = 3 \, \text{мин}

Теперь определим, во сколько раз уменьшится амплитуда за время t2t_2. Для этого используем общее уравнение:

A(t2)=A0e−γt2.A(t_2) = A_0 e^{-\gamma t_2}.

Подставим значение γ=ln⁡2t1\gamma = \frac{\ln{2}}{t_1}:

A(t2)=A0e−ln⁡2t1t2.A(t_2) = A_0 e^{-\frac{\ln{2}}{t_1} t_2}.

Упрощаем:

A(t2)=A0e−ln⁡2⋅t2t1.A(t_2) = A_0 e^{-\ln{2} \cdot \frac{t_2}{t_1}}.

Поскольку e−ln⁡2=12e^{-\ln{2}} = \frac{1}{2}, это можно записать так:

A(t2)=A0(12)t2t1.A(t_2) = A_0 \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t_2}{t_1}}.

Теперь подставим значения t2=3 минt_2 = 3 \, \text{мин} и t1=1 минt_1 = 1 \, \text{мин}:

A(t2)=A0(12)31.A(t_2) = A_0 \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{3}{1}}.

Упрощаем:

A(t2)=A0⋅123=A0⋅18.A(t_2) = A_0 \cdot \frac{1}{2^3} = A_0 \cdot \frac{1}{8}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос