Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

Pandemotor edited
revision #13024 parent #13023 ← older newer →
@@ -1,44 +1,50 @@
−### Условие
+### Условие
−$3.5.27.$ [Вставьте описание задачи]
+$3.5.27.$ Если Одинаково отклонить грузики маятников в одну сторону и отпустить, то в системе возбудятся колебания с частотой $\omega_{0} = \sqrt{g/l}$. Если же отклонить их на равное расстояние в противоположные стороны, возникнут колебания с частотой $\omega = \sqrt{g/l + 2k/m}$. В общем случае движение грузиков естьрезультат наложения этих колебаний:
−__Пример условия__:
−$1.1.1.$ Определите координату $x(t)$ тела как функцию времени $t$, если его ускорение задано как $a(t) = bt$, где $b$ - константа.
+$$x_{1}(t) = B cos(\omega_{0}t +\phi) + Acos(\omega t)$$
+$$x_{2}(t) = B cos(\omega_{0}t +\phi) - Acos(\omega t)$$
+Теперь, рассматривая силу $F_{0}cos(\omega t)$, действующую на левый грузик со стороны пружины как вынуждающую, определите величину $A$ через параметры $F_{0}, m, \omega_{0}, \omega$. Слагаемое $B cos(\omega_{0}t +\phi)$ представляет собой свободное колебание выделенного осциллятора. Чем определяется выбор параметров $B$ и $\phi$?
+
+
### Решение
−[Здесь должно быть ваше решение]
+Запишем второй закон Ньютона для левого грузика:
−__Пример решения__:
−Ускорение тела задано как
+$$mx'' = -m\frac{g}{l}x + F_{0}cos(\omega t)$$
−$$a(t) = bt$$
+$$x'' = -\omega_{0}^2x + \frac{F_{0}}{m}cos(\omega t)$$
−Мы знаем, что ускорение - это производная скорости по времени:
+Будем искать решение в виде $x = A cos(\omega t)$. Более подробно о причинах такого "манёвра" можно узнать в решении 3.5.26.
−$$a(t) = \frac{d v(t)}{d t}$$
+Найдём вторую производную по времени:
−Чтобы найти скорость $v(t)$, интегрируем $a(t)$ по времени:
+$$x'' = -\omega^2A cos(\omega t)$$
−$$v(t) = \int a(t) \, dt = \int b t \, dt$$
+Подставим $x''$ и $x$ во второй закон Ньютона:
−Если начальная скорость $v(0) = 0$, то скорость становится:
+$$-\omega^2A cos(\omega t) = -\omega_{0}^2 A cos(\omega t) + \frac{F_{0}}{m}cos(\omega t)$$
−$$v(t) = \frac{b t^2}{2}$$
+Косинус сокращается, и мы получаем следующее выражение для $A$:
−Аналогично, интегрируем $v(t)$ по времени:
+$$A = \frac{F_{0}}{m(\omega_{0}^2-\omega^2)}$$
−$$x(t)= \int v(t) \, dt = \frac{b}{2} \int t^2 \, dt$$
−Откуда координата от времени, учитывая начальные условия:
+Коэффициенты $\phi$ и $B$ нужно получить из начальных условий:
−$$\boxed{x(t)=\frac{bt^3}{6}}$$
+$$x(0) = x_{0}$$
+$$x'(0) = v_{0}$$
+
#### Ответ
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке, например:]
+$$A = \frac{F_{0}}{m(\omega_{0}^2-\omega^2)}$$
+$$x(0) = x_{0}$$
−__Пример ответа__:
−$$ x(t)=\frac{bt^3}{6} $$
+$$x'(0) = v_{0}$$
+
+Идея решения этой задачи аналогична 3.5.26. Крайне советую с ним ознакомиться.
+