Трактор, прошедший по грунтовой дороге, оставил следы в виде рада углублений, находящихся на расстоянии I = 34 см друг от друга. По этой дороге покатили детскую коляску, имеющую две одинаковые рессоры, каждая из которых прогибается на х0 = 2 см под действием груза m0 = 1.6 кг. С какой скоростью V катили коляску, если от толчков на углублениях она, попав в резонанс, начала сильно раскачиваться? Масса коляски М = 12 кг. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.
Другие предметыКолледжКолебания и резонансфизические основы механикиТракторгрунтовая дорогадетская коляскарессорыпрогибрезонансскорость коляскимасса коляскиускорение свободного падения
Для решения этой задачи нам нужно определить скорость, с которой катили коляску, чтобы она попала в резонанс, когда проходила через углубления, оставленные трактором.
Резонанс в данном случае происходит, когда период колебаний коляски совпадает с периодом прохождения углублений. Для начала нам нужно найти период колебаний коляски.
Шаг 1: Найдем жесткость рессорЖесткость рессоры можно найти по формуле:
k = m0 * g / x0
где:
Подставим значения:
k = 1.6 * 10 / 0.02 = 800 Н/м.
Шаг 2: Найдем период колебаний коляскиПериод колебаний T можно найти по формуле:
T = 2 * π * sqrt(M / k
где:
Подставим значения:
T = 2 * π * sqrt(12 / 800) ≈ 2 * π * sqrt(0.015) ≈ 2 * π * 0.1225 ≈ 0.77 с.
Шаг 3: Найдем период прохождения углубленийТеперь определим период прохождения углублений, который зависит от скорости V:
T_углублений = I / V
где:
Для резонанса необходимо, чтобы T_углублений = T:
0.34 / V = 0.77
Шаг 5: Найдем скорость VТеперь выразим V:
V = 0.34 / 0.77 ≈ 0.441 м/с.
Ответ: Скорость, с которой катили коляску, составляет примерно 0.441 м/с.