Найти частоту малых колебаний плоского маятника, представляющего собой однородный стержень длиной 2l, изогнутый посредине под прямым углом и подвешенный за вершину угла.
Стержень массы m/2 длины L (половина исходного стержня длины 2L) имеет момент инерции относительно оси проходящей через край стержня J1 = (m/2)*L^2/3 (табличное значение)
момент инерции всего изогнутого стержня состоит из суммы 2 частей J = J1*2 = m*L^2/3
центр масс стержня массы m/2 длины L расположен на расстоянии L/2 от точки подвеса
центр масс всего изогнутого стержня массы m расположен в центре отрезка соединяющем половинки и находится на расстоянии r=L/2*1/корень(2) от точки подвеса
при малом отклонении системы из равновесия на угол фи возникает возвращающий момент сил M = -mg*r*sin( фи ) ~ - m*g*r*фи = - m*g*фи*L/2*1/корень(2)
уравнение движения твердого тела около оси вращения J*фи`` = M подставляем J и М
m*L^2/3*фи`` = - m*g*фи*L/2*1/корень(2) фи`` = - фи*3*g/(L*2*корень(2))=- - фи*w^2 - уравнение колебаний с угловой частотой w w^2=3*g/(L*корень(8)) w = корень(3*g/(L*корень(8))) - это ответ
для школьного уровня достаточно было получить расстояние от точки подвеса до центра масс r=L/2*1/корень(2) = L/корень(8) и подставить в формулу, которая неверна для массивного стержня но верна для математического маятника (точечный груз на невесомой нерастяжимой нити) w1 = корень(g/r) =корень(g*корень(8)/L) - этот ответ получен в рамках знаний школьной программы, но он неверный )))
0,0(0 оценок)
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota
Оформи подписку