Начальная амплитуда затухающих колебаний маятника А0 = 3 см. По истечении t1=10 с А1 = 1 см. Определите, через какое время амплитуда колебаний станет равной А2 = 0,3 см.
от

1 Ответ

Дано:  
Начальная амплитуда затухающих колебаний маятника A0 = 3 см = 0.03 м  
Амплитуда после t1 = 10 секунд, A1 = 1 см = 0.01 м  
Желаемая амплитуда А2 = 0.3 см = 0.003 м  

Найти:  
Время t, через которое амплитуда колебаний станет равной A2  

Решение:  
Амплитуда затухающих колебаний описывается формулой:  
A(t) = A0 * exp(-αt), где α - коэффициент затухания  

Известно, что амплитуда колебаний уменьшается в экспоненциальном виде при затухании.  
Мы можем записать отношение амплитуды к начальной амплитуде как:  
A(t) / A0 = exp(-αt)  

Таким образом, для t = t1 = 10 секунд имеем:  
A1 / A0 = exp(-α*t1)  
1 / 3 = exp(-10*α)  

Для t = t2 (время, при котором A(t) = A2):  
A2 / A0 = exp(-α*t2)  
0.3 / 3 = exp(-α*t2)  
0.1 = exp(-α*t2)  

Разделим уравнения:  
(1 / 3) / 0.1 = exp(-10*α) / exp(-α*t2)  
3 = exp(-9α - 10α)  
3 = exp(-19α)  

ln(3) = -19α  
α = -ln(3) / 19  

Теперь можем решить для t2:  
0.1 = exp(ln(3)*t2 / 19)  
ln(0.1) = ln(3)*t2 / 19  
-2.303 = 0.405*t2  
t2 ≈ -2.303 / 0.405 ≈ -5.69 секунд  

Ответ:  
Через примерно 5.69 секунд амплитуда колебаний маятника станет равной 0.3 см.
от