Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Задача по физике

Александр Северянин Ученик (109), на голосовании 1 неделю назад
Шарик опустили на край лунки и отпустили. Шарик движется, периодически проходя положение равновесия, в котором он в конце концов останавливается. Какой вид движения наблюдается в этом случае? Опишите подробно что изображено на рисунке? Какие законы действуют? Назвать физические величины.
Дополнен 1 месяц назад
Перечислите другие виды механического движения и приведите примеры
Голосование за лучший ответ
Sahaprof Мыслитель (8287) 1 месяц назад
В рассматриваемой задаче шарик движется внутри лунки, то есть вогнутой поверхности. Этот вид движения можно связать с гармоническими колебаниями, однако в реальных условиях, из-за трения, амплитуда колебаний будет уменьшаться, и в конце концов шарик остановится в положении равновесия.

### Вид движения

Вначале, когда шарик отпущен с края лунки, он начинает ускоряться под действием силы тяжести и движется к нижней точке лунки, где потенциальная энергия минимальна. Проходя эту точку, шарик приобретает максимальную кинетическую энергию и продолжает движение к противоположному краю лунки. Однако из-за сил трения (как внутреннего, так и внешнего трения о воздух) его энергия будет постепенно рассеиваться, и амплитуда его колебаний будет уменьшаться. В конце концов, шарик остановится в положении равновесия в нижней точке лунки. Такое движение называют гаснущими колебаниями.

### Что изображено на рисунке

Хотя рисунок непосредственно не приведен, на основе задачи можно предположить следующую ситуацию:

1. Начальное положение (край лунки): В начальный момент времени, когда шарик отпущен, он находится на некоторой возвышенности в лунке.
2. Движение к середине лунки: Под действием силы тяжести (и, возможно, начальной скорости, если он был толкнут) шарик движется к центру лунки.
3. Положение равновесия (дно лунки): В центре лунки потенциальная энергия минимальна.
4. Движение по инерции: Проходя эту точку с максимальной скоростью, шарик может подняться по другой стороне лунки.
5. Амплитуда уменьшается: Из-за сил трения амплитуда и энергия шарика будут уменьшаться с каждым циклом.
6. Остановка: В конечном итоге, шарик полностью остановится внизу.

### Действующие законы

#### 1. Закон сохранения энергии
Тотально, в системе действуют силы консервативные (гравитация) и неконсервативные (трение).

- Вначале вся энергия потенциальная (высота).
- По мере движения она превращается в кинетическую.
- Избыточная энергия тратится на преодоление сил трения и выделяется в виде тепла.

#### 2. Закон сохранения импульса
Для этого типа задач он мало применим непосредственно ввиду наличия внешних сил.

#### 3. Вторая форма закона Ньютона
Используется для расчета ускорения шарика в каждой точке траектории:

[ F = ma \]

#### 4. Уравнения движения для гармонических осцилляторов
В упрощённой идеализированной ситуации без учета трения:

[ x(t) = A \cos(\omega t + \phi) \]

### Физические величины

- m — масса шарика.
- a — ускорение шарика.
- v — скорость шарика.
- x — смещение от положения равновесия (центр лунки).
- A — амплитуда колебаний.
- ω — циклическая частота.
- φ — начальная фаза колебаний.
- Eп — потенциальная энергия: \( Eп = mgh \).
- Ек — кинетическая энергия: \( Eк = \frac{mv^2}{2} \).

### Практическая формализация

Если учитывать силы трения, то можно использовать уравнение затухающих колебаний:

[ x(t) = A e^{-\beta t} \cos(\omega t + \phi) \]

где \( \beta \) - коэффициент затухания.

Таким образом, при внимательном рассмотрении, шарик подчиняется ряду физических законов, включая законы сохранения и классические уравнения движения.
Сережкин Картошкин Искусственный Интеллект (122977) 1 месяц назад
В электрочайники шарик в тарелки питание конус попадает от цилиндра придает давление на конус без него нет питание шарик не нашел потерялся
Времени и пространстве
Похожие вопросы