Шарик, подвешенный на легкой нерастяжимой нити, вращается по окружности в горизонтальной плоскости. Во сколько раз изменится расстояние между точкой подвеса и центром окружности при увеличении периода вращения в 2 раза?
от

1 Ответ

Дано:
- период вращения T1 (исходный)
- период вращения T2 = 2 * T1 (увеличили в 2 раза)

Найти: во сколько раз изменится расстояние между точкой подвеса и центром окружности (r).

Решение:

1. Для вращающегося тела, под действием центростремительной силы, период T связан с радиусом r и угловой скоростью ω:
   T = 2 * π / ω, откуда ω = 2 * π / T.

2. Связь между радиусом r и угловой скоростью ω в горизонтальной плоскости выражается следующим образом:
   v = ω * r, где v - линейная скорость.

3. Центростремительное ускорение a_c определяется как:
   a_c = v² / r = ω² * r.

4. Из этих уравнений можно выразить радиус r:
   a_c = (2 * π / T)² * r.

5. При увеличении периода до T2 = 2 * T1:
   a_c1 = (2 * π / T1)² * r1,
   a_c2 = (2 * π / T2)² * r2.

6. Подставляем T2 в уравнение для a_c2:
   a_c2 = (2 * π / (2 * T1))² * r2 = (π / T1)² * r2.

7. Сравниваем два уравнения для центростремительного ускорения:
   (2 * π / T1)² * r1 = (π / T1)² * r2.

8. Упростим уравнение:
   4 * (π / T1)² * r1 = (π / T1)² * r2.

9. Сократим (π / T1)²:
   4 * r1 = r2.

10. Таким образом, видно, что:
   r2 = 4 * r1.

Ответ: расстояние между точкой подвеса и центром окружности увеличится в 4 раза.
от