Дано:
- Амплитуда A = 2 см = 0,02 м
- Полная энергия E = 0,3 мкДж = 0,3 * 10^(-6) Дж = 3 * 10^(-7) Дж
- Сила F = 22,5 мкН = 22,5 * 10^(-6) Н
Найти:
- Смещение x из положения равновесия, при котором действует сила F.
Решение:
1. Полная энергия в гармонических колебаниях определяется формулой:
E = (1/2) * k * A^2
где k - коэффициент упругости.
2. Из этой формулы выразим коэффициент упругости k:
k = (2 * E) / A^2
Подставим известные значения:
k = (2 * (3 * 10^(-7))) / (0,02^2)
k = (6 * 10^(-7)) / (0,0004)
k = 1,5 * 10^3 Н/м
3. Сила упругости, действующая на колеблющуюся точку, связана с коэффициентом упругости k и смещением x от положения равновесия по формуле:
F = k * x
4. Из этой формулы выразим смещение x:
x = F / k
5. Подставим известные значения:
x = (22,5 * 10^(-6)) / (1,5 * 10^3)
6. Упростим выражение:
x = 22,5 * 10^(-6) / 1500
x = 15 * 10^(-9) м
x = 15 * 10^(-3) см
Ответ:
Смещение из положения равновесия составляет 0,015 см.