Платформа совершает гармонические колебания в горизонтальном положении с частотой 0,25 Гц. На платформе лежит груз, коэффициент трения о платформу 0,1. Какой может быть максимальная амплитуда колебаний платформы, чтобы груз не скользил по ней?
от

1 Ответ

Дано:
- Частота колебаний платформы f = 0,25 Гц
- Коэффициент трения μ = 0,1
- Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с²

Найти:

- Максимальную амплитуду колебаний A_max, чтобы груз не скользил по платформе.

Решение:

1. Для начала, найдём угловую частоту колебаний. Угловая частота ω связана с частотой f следующим образом:

ω = 2 * π * f

Подставим значение f:

ω = 2 * π * 0,25 ≈ 1,57 рад/с

2. Сила трения F_т, действующая на груз, может быть рассчитана по формуле:

F_т = μ * m * g

где m — масса груза.

3. Максимальное ускорение a_max платформы при колебаниях можно выразить через амплитуду A и угловую частоту ω:

a_max = A * ω²

4. Груз не будет скользить по платформе, если сила трения будет больше или равна силе инерции, действующей на груз. Сила инерции F_и можно выразить через массу груза и максимальное ускорение:

F_и = m * a_max = m * A * ω²

5. Условие нескольжения:

F_т ≥ F_и

Подставляя выражения для сил, получаем:

μ * m * g ≥ m * A * ω²

6. Упрощаем уравнение, сократив массу m:

μ * g ≥ A * ω²

7. Теперь выразим A:

A ≤ μ * g / ω²

8. Подставим известные значения:

A_max ≤ (0,1 * 9,81) / (1,57)²

9. Рассчитаем:

A_max ≤ (0,981) / (2,4649) ≈ 0,398 м

Ответ:
Максимальная амплитуда колебаний платформы A_max ≈ 0,398 м, чтобы груз не скользил по ней.
от