Исследуйте механизм колебаний математического маятника (см. изображение 78) и заполните таблицу 6, указав

Предмет вопроса: Колебания математического маятника

Инструкция: Математический маятник - это тяжелое тело, подвешенное на невесомой нити, которое может свободно колебаться вокруг вертикальной оси. Колебания маятника основываются на принципе сохранения энергии.

Максимальное и минимальное значения параметров, характеризующих колебания математического маятника, зависят от его амплитуды и начальной фазы.

- Положение маятника: Максимальное значение положения маятника достигается в точке a (крайняя точка с одной стороны), а минимальное значение - в точке b (крайняя точка с другой стороны).

- Отклонение: Максимальное отклонение маятника от его равновесного положения, которое является точкой покоя, называется амплитудой колебания. Минимальное отклонение соответствует нулевому значению.

- Затраты энергии: Максимальные затраты энергии происходят в крайних точках a и b, где потенциальная энергия максимальна, а кинетическая энергия минимальна. В точке покоя потенциальная энергия минимальна, а кинетическая энергия максимальна.

- Скорость: Максимальное значение скорости наблюдается в точке покоя, при прохождении через нее математический маятник имеет минимальную скорость. Минимальная скорость достигается в крайних точках a и b.

- Ускорение: В точке покоя ускорение равно нулю, так как маятник не изменяет свою скорость. Максимальное значение ускорения наблюдается в крайних точках a и b.

Например: Найдите максимальное и минимальное значения положения, отклонения, затрат энергии, скорости и ускорения математического маятника с амплитудой 20 см.

Совет: Для лучшего понимания механизма колебаний математического маятника, рекомендуется изучить законы сохранения энергии и обратить внимание на математическое описание колебательного движения маятника.

Задача на проверку: Для математического маятника с амплитудой 15 см определите максимальное и минимальное значения положения, отклонения, затрат энергии, скорости и ускорения.