Задачи › Массивный канат, распределённая нагрузка

Упругий жгут на наклонной плоскости

  1. Упругий жгут на наклонной плоскости

    Физтех 2024/25, 11 кл.
    5/10

    Верхний конец упругого жгута длины \(L=0{,}8\text{ м}\), лежащего на гладкой наклонной плоскости, закреплён. Нижний конец жгута находится у основания наклонной плоскости, которая составляет с гладкой горизонтальной плоскостью угол \(\alpha\) такой, что \(\sin\alpha=0{,}5\). Жгут освобождают.

    Через какое время после освобождения половина жгута переместится на горизонтальную плоскость? Ускорение свободного падения \(g=10\text{ м/с}^2\). Жгут в покое и в движении находится в одной и той же вертикальной плоскости. Потерь энергии нет. Ответ приведите в \(\text{с}\) с округлением до десятых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Энергия жгута зависит от длины его части, лежащей на наклонной плоскости, и движение такой системы гармоническое. Какую долю периода занимает нужный отрезок пути?

    Ответ

    \(\tau=\dfrac{\pi}{3}\sqrt{\dfrac{L}{g\sin\alpha}}\approx0{,}4\text{ с}\).

    Решение

    Пусть \(x\) — длина части жгута, находящейся на наклонной плоскости. Отсчитанная от нуля на горизонтальной плоскости потенциальная энергия жгута \(\Pi=\dfrac12\cdot\dfrac{M}{L}\,g\sin\alpha\cdot x^2\), кинетическая энергия \(K=\dfrac12 M\dot x^2\). Движение жгута до полного перемещения на горизонтальную плоскость — четверть периода гармонических колебаний. Половина жгута покинет наклонную плоскость за одну шестую часть периода: \[\tau=\frac{T}{6}=\frac{\pi}{3}\sqrt{\frac{L}{g\sin\alpha}}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи