Найти массу корабля, если он совершает вертикальные колебания с периодом 2,5 секунды, а площадь сечения корабля по ватерлинии равна 4000 м2 (плотность воды 103 кг/м).
от

1 Ответ

Дано:
Период колебаний (T) = 2.5 с
Площадь сечения корабля по ватерлинии (S) = 4000 м²
Плотность воды (ρ) = 103 кг/м³
Ускорение свободного падения (g) = 9.81 м/c²

Найти:
Массу корабля

Решение с расчетом:
Для вертикальных колебаний корабля применим закон Архимеда:

Fарх = V * ρ * g

где Fарх - Вес воды, выталкиваемой кораблем,
V - объём воды, выталкиваемый кораблем.

Так как S = V, то Fарх = S * ρ * g

Согласно закону Гука, период колебаний связан с массой m и жёсткостью k:

T = 2π√(m/k)

Выразим жёсткость k через известные величины:

k = (2π / T)² * m

Теперь найдем массу корабля:

Fарх = S * ρ * g = k * S

(2π / T)² * m * S = S * ρ * g

(2π / T)² * m = ρ * g

m = (ρ * g * T²) / (4π²)

Подставим значения и рассчитаем:

m = (103 кг/м³ * 9.81 м/c² * (2.5 с)²) / (4*π²)
m ≈ 204336.7 / 39.478
m ≈ 5173.6 кг

Ответ:
Масса корабля ≈ 5173.6 кг
от