Пружинный и математический маятники совершают свободные гармонические колебания с одинаковым периодом. Определите массу груза пружинного маятника, если жесткость пружины k =10 Н м , а длина математического маятника l = 50 см
от

1 Ответ

Дано:

k = 10 Н/м (жесткость пружины)  
l = 50 см = 0,50 м (длина математического маятника)

Найти:

Массу груза пружинного маятника m.

Решение:

1. Период колебаний математического маятника T1 выражается следующим образом:

T1 = 2 * π * sqrt(l / g),

где g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

2. Подставим значение длины l:

T1 = 2 * π * sqrt(0,50 / 9,81).

3. Вычислим:

sqrt(0,50 / 9,81) ≈ sqrt(0,051) ≈ 0,226.

4. Теперь подставим это значение в формулу для периода T1:

T1 ≈ 2 * π * 0,226 ≈ 1,419 с.

5. Период колебаний пружинного маятника T2 выражается через массу m и жесткость пружины k:

T2 = 2 * π * sqrt(m / k).

6. Поскольку T1 = T2, можем приравнять эти два периода:

2 * π * sqrt(l / g) = 2 * π * sqrt(m / k).

7. Упрощаем уравнение, убирая общий множитель 2 * π:

sqrt(l / g) = sqrt(m / k).

8. Возводим обе стороны в квадрат:

l / g = m / k.

9. Переписываем уравнение для массы m:

m = k * (l / g).

10. Подставляем известные значения:

m = 10 * (0,50 / 9,81).

11. Вычисляем значение:

m ≈ 10 * 0,051 ≈ 0,510 кг.

Ответ:

Масса груза пружинного маятника примерно равна 0,510 кг.
от