Какова масса шарика, который прикреплен к вертикально закрепленной пружине и совершает колебания? Известно

Содержание: Масса шарика, связанного с пружиной и совершающего колебания.

Описание: Чтобы определить массу шарика, который прикреплен к вертикально закрепленной пружине и совершает колебания, мы можем использовать законы гармонического движения.

Один из законов, которые нам пригодятся, - это закон Гука. Согласно закону Гука, сила, действующая на пружину, пропорциональна ее деформации. Формула закона Гука выглядит следующим образом:

F = -kx

где F - сила, действующая на пружину, k - постоянная жесткости пружины, x - деформация пружины.

Амплитуда колебаний равна максимальной деформации пружины. В данном случае, амплитуда колебаний составляет 5 см, что равно 0,05 м.

В положении равновесия сила, действующая на пружину, равна 0, так как деформация пружины равна 0. Из этого следует, что масса шарика, умноженная на ускорение свободного падения g, равна силе, действующей на пружину, когда деформация равна амплитуде колебаний. То есть:

mg = kx

Отсюда можно найти массу шарика:

m = kx/g

Теперь мы можем определить массу шарика, используя известные значения. Не забудьте подставить соответствующие единицы измерения для всех значений.

Пример: Если жесткость пружины равна 10 Н/м, а амплитуда колебаний составляет 5 см, то масса шарика будет равна:

m = (10 Н/м * 0,05 м) / (9,8 м/с^2) = 0,051 кг

Совет: Чтобы лучше понять концепцию колебаний и связанные с ними величины, рекомендуется прочитать или изучить главу или раздел учебника, посвященный гармоническим колебаниям и их законам.

Проверочное упражнение: При жесткости пружины 8 Н/м и амплитуде колебаний 7 см, какова будет масса шарика, связанного с пружиной?