Консультация № 176773
18.02.2010, 21:07
42.39 руб.
19.02.2010, 04:10
0 1 1
Уважаемые эксперты, помогите решить задачку!
Стержень длиной l = 50 см совершает колебания около горизонтальной оси, проходящей через точку, которая расположена на расстоянии d = 12,5 см от конца стержня. Определить частоту колебаний стержня.
http://i071.radikal.ru/1002/65/7c7136907a27.jpg см. здесь.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
27822
2370
19.02.2010, 09:26
общий
это ответ
Здравствуйте, sanekvseti.
Дано: l = 50 см = 0.5 м - длина стержня, d = 12.5 см = 0.125 м - расстояние от конца стержня до оси. Определить частоту колебаний стержня f.
Стержень представляет собой физический маятник - твёрдое тело, совершающее колебания под действием силы тяжести вокруг неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести (см. здесь). Одной из характеристик физического маятника является его приведённая длина lпр. Приведённая длина - это условная характеристика физического маятника. Она численно равна длине математического маятника, частота колебаний которого равна частоте колебаний данного физического маятника. Сл-но, частоту колебаний физического маятника можно определить, подставив его приведённую длину в формулу для частоты колебаний математического маятника: f = [size=3](√[/size](g/lпр)[size=3])[/size]/(2*π) (1), где g - ускорение свободного падения. Приведённая длина lпр физического маятника вычисляется следующим образом: lпр = J/(m*a) (2), где J - момент инерции относительно точки подвеса, m - масса, a - расстояние от точки подвеса до центра масс. Поскольку центр масс однородного стержня находится в его середине, a = l/2 - d (3). Далее: момент инерции стержня J относительно точки подвеса состоит из «центрального» Jц (относительно его центра массы), равного m*l2/12 (4) (см. здесь) и «добавочного», равного, согласно т.н. «теореме Штайнера» «массе тела, умноженной на квадрат расстояния от оси вращения до центра массы тела» - в нашем случае это a, т.е. J = Jц + m*a2 = m*l2/12 + m*a2 (5). Подставив (4) и (5) в (2), после сокращений получаем: lпр = l2/(12*a) + a (6). В числах: a =0.5/2 - 0.125 = 0.125 м; lпр = 0.52/(12*0.125) + 0.125 = 0.2917 м; подставляем в (1): f = [size=3](√[/size](9.81/0.2917)[size=3])[/size]/(2*3.14) = 0.923 Гц
Форма ответа