Математический маятник совершает колебания с амплитудой 2 см. Через 0,2 с после начала движения из положения равновесия его смещение было равно 1 см. Определите длину маятника.
от

1 Ответ

Дано:  
- Амплитуда колебаний A = 2 см = 0,02 м  
- Смещение x = 1 см = 0,01 м  
- Время t = 0,2 с  

Найти:  
Длину маятника L.

Решение:  
Математический маятник совершает гармонические колебания, которые можно описать уравнением:  
x(t) = A * cos(ωt),  

где x(t) – смещение в момент времени t, A – амплитуда, ω – угловая частота.

Угловая частота ω для математического маятника выражается через длину маятника L:  
ω = sqrt(g / L),  

где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Для нахождения угловой частоты сначала выразим её из уравнения смещения:  
x(t) = A * cos(ωt)  
0,01 = 0,02 * cos(ω * 0,2)

Теперь найдем cos(ω * 0,2):  
cos(ω * 0,2) = 0,01 / 0,02 = 0,5  

Значит:  
ω * 0,2 = arccos(0,5)  
ω * 0,2 = π/3 (или 60 градусов)

Теперь найдем ω:  
ω = (π/3) / 0,2  
ω = (π / 0,6)  
ω ≈ 5,236 rad/s

Теперь подставим ω в формулу для угловой частоты:  
5,236 = sqrt(9,81 / L)

Квадратируем обе стороны:  
(5,236)² = 9,81 / L  
27,47 = 9,81 / L  

Теперь выразим L:  
L = 9,81 / 27,47  
L ≈ 0,357 м  

Ответ:  
Длина маятника составляет примерно 0,357 м.
от