Задачи › Связанные колебания, биения

Два бруска на пружине

  1. Два бруска на пружине

    МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
    4/10

    На горизонтальной плоскости лежат два бруска массами \(m\) и \(2m\), соединённые пружиной жёсткости \(k\).

    Найдите период \(T\) малых продольных колебаний системы. Трением пренебречь.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(T = 2\pi\sqrt{2m/(3k)}\).

    Решение

    Из уравнений движения брусков \[ma_1 = F_{\text{упр}},\qquad 2ma_2 = -F_{\text{упр}},\] где \(F_{\text{упр}}\) — сила упругости пружины, следует, что их ускорения в каждый момент времени связаны соотношением \(a_2 = -a_1/2\). Отсюда вытекает, что в инерциальной системе отсчёта, связанной с центром масс брусков, последние совершают колебания в противофазе, причем относительные смещения брусков относительно их положений равновесия связаны тем же соотношением, что и ускорения: \[\Delta x_2 = -\Delta x_1/2.\] Тогда \[F_{\text{упр}} = -(3/2)\,k\,\Delta x_1 = 3k\,\Delta x_2.\] Следовательно, период малых продольных колебаний равен \[T = 2\pi\sqrt{2m/(3k)}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи