Вопрос задан 12.04.2025 в 18:17. Предмет Физика. Спрашивает Тезикова Настя.

Частица совершает гармонические колебания по закону x=10 cos П/24t определите координаты частицы модуль ее скорости и ускорения в момент времени 8с

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Андреев Илья.

Для решения задачи воспользуемся заданным законом гармонического колебания:

x(t)=10cos(π24t),x(t) = 10 \cos\left(\frac{\pi}{24}t\right),

где x(t)x(t) — координата частицы в момент времени tt, 1010 — амплитуда колебания, а π24\frac{\pi}{24} — угловая частота.

Дано:

  • Амплитуда A=10A = 10 см,
  • Угловая частота ω=π24\omega = \frac{\pi}{24} рад/с,
  • Время t=8t = 8 с.

Найдем координату xx, скорость vv, и ускорение aa в момент времени t=8t = 8 с.


1. Координата

Координата частицы вычисляется по исходному закону:

x=10cos(π248).x = 10 \cos\left(\frac{\pi}{24} \cdot 8\right).

Сначала вычислим аргумент косинуса:

π248=8π24=π3.\frac{\pi}{24} \cdot 8 = \frac{8\pi}{24} = \frac{\pi}{3}.

Подставляем значение π3\frac{\pi}{3} в формулу для координаты:

x=10cos(π3).x = 10 \cos\left(\frac{\pi}{3}\right).

Значение cos(π3)=0.5\cos\left(\frac{\pi}{3}\right) = 0.5, поэтому:

x=100.5=5см.x = 10 \cdot 0.5 = 5 \, \text{см}.

2. Скорость

Скорость является первой производной координаты по времени:

v(t)=dxdt=Aωsin(ωt).v(t) = \frac{dx}{dt} = -A\omega \sin\left(\omega t\right).

Подставляем известные значения:

v=10π24sin(π3).v = -10 \cdot \frac{\pi}{24} \cdot \sin\left(\frac{\pi}{3}\right).

Значение sin(π3)=32\sin\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}, поэтому:

v=10π2432.v = -10 \cdot \frac{\pi}{24} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2}.

Выполняем упрощение:

v=10π3481.13см/с.v = -\frac{10 \pi \sqrt{3}}{48} \approx -1.13 \, \text{см/с}.

(Округлили до двух знаков после запятой.)


3. Ускорение

Ускорение — это вторая производная координаты по времени:

a(t)=d2xdt2=Aω2cos(ωt).a(t) = \frac{d^2x}{dt^2} = -A\omega^2 \cos\left(\omega t\right).

Подставляем известные значения:

a=10(π24)2cos(π3).a = -10 \cdot \left(\frac{\pi}{24}\right)^2 \cdot \cos\left(\frac{\pi}{3}\right).

Значение cos(π3)=0.5\cos\left(\frac{\pi}{3}\right) = 0.5, поэтому:

a=10(π24)20.5.a = -10 \cdot \left(\frac{\pi}{24}\right)^2 \cdot 0.5.

Выполняем упрощение:

a=10π25760.5=5π2576.a = -10 \cdot \frac{\pi^2}{576} \cdot 0.5 = -\frac{5 \pi^2}{576}.

Подставляем π29.87\pi^2 \approx 9.87:

a59.875760.0857см/с2.a \approx -\frac{5 \cdot 9.87}{576} \approx -0.0857 \, \text{см/с}^2.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос