1. Какой период обращения и центростремительное ускорение точек на краю круга, если точильный круг радиусом 20 см совершает 1200 оборотов за 1 минуту?
2. Какой коэффициент жесткости пружины, если период колебаний пружинного маятника равен 2 секунды, а масса груза 10 кг?
2. Какой коэффициент жесткости пружины, если период колебаний пружинного маятника равен 2 секунды, а масса груза 10 кг?
Лебедь
Для решения задачи нам понадобятся следующие физические законы.
1) Для точек, движущихся по окружности, период обращения связан с центростремительным ускорением следующим образом:
\[T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{\sqrt{\frac{v}{R}}} = \frac{2\pi R}{v}\]
где \(T\) - период обращения, \(\omega\) - угловая скорость, \(v\) - линейная скорость, \(R\) - радиус окружности.
2) Для пружинного маятника период колебаний связан с коэффициентом жесткости пружины и массой груза следующим образом:
\[T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\]
где \(T\) - период колебаний, \(m\) - масса груза, \(k\) - коэффициент жесткости пружины.
Теперь решим задачи по очереди.
1) Для начала найдем линейную скорость точки на краю круга. У нас известно, что круг совершает 1200 оборотов за 1 минуту, что составляет 60 секунд.
Период обращения круга можно найти, поделив время на количество оборотов:
\[T = \frac{60}{1200} = 0.05\] секунды.
Теперь, используя формулу для линейной скорости, найдем ее:
\[v = \frac{2\pi R}{T} = \frac{2\pi \cdot 20}{0.05} \approx 2513.27\] см/сек.
Так как точка находится на краю круга, радиус в данной задаче равен 20 см.
Теперь найдем центростремительное ускорение с помощью формулы:
\[a = \frac{v^2}{R} = \frac{2513.27^2}{20} \approx 318,309.76\] см/сек\(^2\).
Таким образом, период обращения точки на краю круга равен 0.05 секунды, а центростремительное ускорение равно примерно 318,309.76 см/сек\(^2\).
2) Для решения второй задачи нам дан период колебаний пружинного маятника, который составляет 2 секунды.
Зная эту информацию, мы можем использовать формулу для периода колебаний пружинного маятника:
\[T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\]
Теперь найдем коэффициент жесткости пружины. Возводя формулу в квадрат и деля на \(4\pi^2\), получаем:
\[\frac{T^2}{4\pi^2} = \frac{m}{k}\]
Теперь выразим коэффициент жесткости пружины:
\[k = \frac{m}{\frac{T^2}{4\pi^2}} = \frac{4\pi^2 m}{T^2}\]
Подставляя данные из условия, получаем:
\[k = \frac{4\pi^2 \cdot m}{2^2} = \frac{4\pi^2 m}{4} = \pi^2 m\]
Таким образом, коэффициент жесткости пружины равен \(\pi^2 m\).
В итоге, задача решена: период обращения точки на краю круга равен 0.05 секунды, центростремительное ускорение равно примерно 318,309.76 см/сек\(^2\). Коэффициент жесткости пружины равен \(\pi^2 m\).
1) Для точек, движущихся по окружности, период обращения связан с центростремительным ускорением следующим образом:
\[T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{\sqrt{\frac{v}{R}}} = \frac{2\pi R}{v}\]
где \(T\) - период обращения, \(\omega\) - угловая скорость, \(v\) - линейная скорость, \(R\) - радиус окружности.
2) Для пружинного маятника период колебаний связан с коэффициентом жесткости пружины и массой груза следующим образом:
\[T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\]
где \(T\) - период колебаний, \(m\) - масса груза, \(k\) - коэффициент жесткости пружины.
Теперь решим задачи по очереди.
1) Для начала найдем линейную скорость точки на краю круга. У нас известно, что круг совершает 1200 оборотов за 1 минуту, что составляет 60 секунд.
Период обращения круга можно найти, поделив время на количество оборотов:
\[T = \frac{60}{1200} = 0.05\] секунды.
Теперь, используя формулу для линейной скорости, найдем ее:
\[v = \frac{2\pi R}{T} = \frac{2\pi \cdot 20}{0.05} \approx 2513.27\] см/сек.
Так как точка находится на краю круга, радиус в данной задаче равен 20 см.
Теперь найдем центростремительное ускорение с помощью формулы:
\[a = \frac{v^2}{R} = \frac{2513.27^2}{20} \approx 318,309.76\] см/сек\(^2\).
Таким образом, период обращения точки на краю круга равен 0.05 секунды, а центростремительное ускорение равно примерно 318,309.76 см/сек\(^2\).
2) Для решения второй задачи нам дан период колебаний пружинного маятника, который составляет 2 секунды.
Зная эту информацию, мы можем использовать формулу для периода колебаний пружинного маятника:
\[T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\]
Теперь найдем коэффициент жесткости пружины. Возводя формулу в квадрат и деля на \(4\pi^2\), получаем:
\[\frac{T^2}{4\pi^2} = \frac{m}{k}\]
Теперь выразим коэффициент жесткости пружины:
\[k = \frac{m}{\frac{T^2}{4\pi^2}} = \frac{4\pi^2 m}{T^2}\]
Подставляя данные из условия, получаем:
\[k = \frac{4\pi^2 \cdot m}{2^2} = \frac{4\pi^2 m}{4} = \pi^2 m\]
Таким образом, коэффициент жесткости пружины равен \(\pi^2 m\).
В итоге, задача решена: период обращения точки на краю круга равен 0.05 секунды, центростремительное ускорение равно примерно 318,309.76 см/сек\(^2\). Коэффициент жесткости пружины равен \(\pi^2 m\).
Знаешь ответ?