The solution before revision #12162 of , by astrosander. This is not the current version.

Условие

3.2.20. Как изменится частота колебаний маятника, представляющего собой груз на легком стержне, если к середине стержня прикрепить горизонтальную пружину жесткости ? На рисунке изображено состояние равновесия.

К задаче $3.2.20$
К задаче

Решение

Частота связана с параметрами системы уравнением:

где — коэффициент, связанный с потенциальной энергией, а — коэффициент, связанный с кинетической энергией.

Кинетическая энергия колеблющейся массы записывается как:


Потенциальная энергия складывается из двух частей:

  1. Энергия, связанная с маятником ():

    При малых углах справедливо приближение , поэтому:

  2. Энергия, связанная с растяжением пружины ():
    Если маятник отклоняется на угол , горизонтальное смещение точки крепления пружины к середине стержня составляет . Потенциальная энергия пружины:

Суммарная потенциальная энергия:

Сравнивая с выражением , получаем:


Альтернативное решение

Ответ

.