Период и частота колебаний груза 200 г на пружине 80 Н/м
Условие
Груз массой 200 г прикреплён к пружине жёсткостью 80 Н/м и колеблется по гладкой горизонтальной поверхности. Трением и массой пружины пренебречь. Найдите циклическую частоту, период и частоту колебаний груза.
Ответ
ω = 20 рад/с, T ≈ 0,31 с, ν ≈ 3,2 Гц
Решение по шагам
Шаг 1. Приводим данные к СИ
Масса: . Жёсткость уже в системе СИ: .
Поверхность гладкая, массой пружины пренебрегаем — значит перед нами идеальный пружинный маятник, и колебания гармонические, незатухающие.
Если не перевести граммы в килограммы, ответ уйдёт примерно в 30 раз мимо () — это самая частая потеря баллов в этой задаче.
Шаг 2. Формулы пружинного маятника
Циклическая частота: (измеряется в рад/с).
Период: .
Частота: (в герцах).
Обратите внимание: сюда не входят ни амплитуда, ни ускорение свободного падения. Пружинный маятник колебался бы точно так же и на Луне, и в невесомости. И ещё: и — разные величины, они отличаются множителем .
Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:
- Шаг 3. Считаем циклическую частоту
- Шаг 4. Период и частота
- Шаг 5. Проверка другим путём
Бесплатно · займёт минуту
Частые ошибки
- ✗
Не перевели 200 г в килограммы и подставили m = 200.
- ✗
Перепутали дробь под корнем: в периоде стоит m/k, а в циклической частоте — k/m.
- ✗
Подставили в формулу g: период пружинного маятника от ускорения свободного падения не зависит.
- ✗
Назвали ω = 20 рад/с «частотой 20 Гц» — ω и ν отличаются множителем 2π.
- ✗
Решили, что период зависит от амплитуды: у гармонических колебаний он от размаха не зависит.