Какова толщина льдины, если человек массой 80 кг наступил на плоскую льдину, плавающую в воде, и льдина вместе с человеком начала колебаться с периодом 2 с? Учитывайте, что площадь верхней поверхности льдины составляет 1 м2, а плотность льда равна 900 кг/м3.
Валентина_5839
Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся знания о законах колебаний и основы гидростатики.
Первым шагом определим, какая сила вызывает колебания льдины. В данном случае, это сила тяжести, действующая на человека массой 80 кг.
Формула для периода колебаний математического маятника связывает его с длиной (в нашем случае толщина льдины) и ускорением свободного падения :
Распишем формулу для ускорения свободного падения :
Где - это сила тяжести, а - масса тела. В нашем случае, кг.
Также, чтобы выразить силу тяжести через плотность льда и объем льдины , воспользуемся формулой для плотности:
Объем льдины можно выразить через площадь верхней поверхности льдины и ее толщину :
Подставим эти значения в формулу для силы тяжести:
Теперь, подставим это значение в формулу для периода колебаний:
Далее, возведем обе стороны уравнения в квадрат, чтобы избавиться от корня:
Из этого уравнения можно определить толщину льдины :
Подставим значения в формулу:
Выполним необходимые вычисления:
Таким образом, получаем, что толщина льдины составляет около 0.33 метра.
Первым шагом определим, какая сила вызывает колебания льдины. В данном случае, это сила тяжести, действующая на человека массой 80 кг.
Формула для периода колебаний
Распишем формулу для ускорения свободного падения
Где
Также, чтобы выразить силу тяжести
Объем льдины
Подставим эти значения в формулу для силы тяжести:
Теперь, подставим это значение
Далее, возведем обе стороны уравнения в квадрат, чтобы избавиться от корня:
Из этого уравнения можно определить толщину льдины
Подставим значения в формулу:
Выполним необходимые вычисления:
Таким образом, получаем, что толщина льдины составляет около 0.33 метра.
Знаешь ответ?