Дано:
С₁, С₂, С₃ = С
W₁/W₂ - ?
Формула энергии электрического поля:
W = q²/(2C)
На участке между конденсатором 1 и параллельно соединёнными конденсаторами 2, 3 происходит движение зарядов - ток. Этот ток проходит через узел, после которого течёт по двум направлениям. Так как конденсаторы 2 и 3 имеют одинаковую ёмкость, то ток, входящий в узел, раздваивается. То есть по каждому из двух направлений идёт ток силой, равной половине исходной. Что такое сила тока? Это отношение заряда ко времени:
I = q/t
Формула энергии электрического поля не содержит силу тока, потому что она отражает следствие (накопленный заряд), а не причину (процесс перетекания заряда, то есть ток). Выразим q:
q = I*t
Теперь обозначим заряд на обкладках конденсатора 1 как q₁, на обкладках конденсаторов 2 и 3 - как q₂, q₃. Учитывая то, что процессы перетекания происходят за одно и то же время t, а также учитывая выше сказанное про узел, получаем:
q₁ = I*t
q₂ = (I/2)*t = (I*t)/2
q₃ = (I/2)*t = (I*t)/2
То есть, выходит, что:
q₂ = q₃ = q₁/2
Теперь подставим заряды в формулу энергии электрического поля, учтём равенство емкостей конденсаторов 1 и 2 (C₁ = C₂ = C):
W₁ = q₁²/(2C)
W₂ = q₂²/(2C) = (q₁/2)²/(2C) = (q₁²/4)/(2С) = (q₁²/(2С)) / 4
ответ очевиден:
W₁/W₂ = (q₁²/(2C)) : (q₁²/(2С)) / 4 = (q₁²/(2C)) * 4 / (q₁²/(2С)) = 4
ответ: в 4 раза.
1) Гармони́ческие колеба́ния — колебания, при которых физическая величина изменяется с течением времени по гармоническому (синусоидальному, косинусоидальному) закону.
Графики функций f(x) = sin(x) (красная линия) и g(x) = cos(x) (зелёная линия) в декартовой системе координат. По оси абсцисс отложены значения полной фазы.
2)Автоколебания отличаются от вынужденных колебаний тем, что последние вызваны периодическим внешним воздействием и происходят с частотой этого воздействия, в то время как возникновение автоколебаний и их частота определяются внутренними свойствами самой автоколебательной системы.
3) Собственная частота , также известная как собственная частота , - это частота, на которой система имеет тенденцию колебаться в отсутствие какой-либо движущей или демпфирующей силы. Схема движения системы, колеблющейся с собственной частотой, называется нормальным режимом (если все части системы движутся синусоидально с той же самой частотой). Если колебательная система приводится в движение внешней силой с частотой, на которой амплитуда ее движения является наибольшей (близкой к собственной частоте системы), эта частота называется резонансной частотой .
4) Негармонические колебания осуществляются в природе в системах, содержащих нелинейные элементы, которые преобразуют энергию источника в энергию колебаний.
Негармонические колебания, получающиеся в результате наложения двух одинаково направленных гармонических колебаний с близкими частотами ( to2 - ai K ( o), называются биениями.
Негармонические колебания выходят за рамки настоящей работы. Представляется, однако, целесообразным дать читателю хотя бы элементарные понятия и об этом вопросе.
5)Спектр колебаний (вибрации) — - совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания (вибрацию), в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих.
6) Математи́ческий ма́ятник — осциллятор, представляющий собой механическую систему, состоящую из материальной точки на конце невесомой нерастяжимой нити или лёгкого стержня и находящуюся в однородном поле сил тяготения. Другой конец нити (стержня) обычно неподвижен. Период малых собственных колебаний маятника длины L, подвешенного в поле тяжести, равен
Математический маятник. Чёрный пунктир — положения равновесия,
θ
\theta — угол отклонения от вертикали в некоторый момент
T
0
=
2
π
L
g
и не зависит, в первом приближении, от амплитуды колебаний и массы маятника. Здесь g — ускорение свободного падения.
Математический маятник служит простейшей моделью физического тела, совершающего колебания: она не учитывает распределение массы. Однако реальный физический маятник при малых амплитудах колеблется так же, как математический с приведённой длиной.
