The solution at revision #17857 of , by Temirlan. This is not the current version.

Условие

3.3.26∗. [Пусть в условии задачи 3.3.25∗ начальная скорость груза нулевая,
а коэффициент трения равен µ. При какой скорости ленты движение груза будет
гармоническим колебанием? Как зависит амплитуда установившихся колебаний
от скорости ленты u?]

Решение

Второй закон Ньютона для груза:

Разделим на массу , чтобы выразить ускорение:

Введем замену переменной для приведения к уравнению гармонических колебаний вида , откуда циклическая частота:

Общий вид решения для :

Возвращаясь к переменной , получаем:

Возьмем производную по времени для нахождения скорости :

Известно, что начальная скорость равна нулю:

Также начальная координата равна нулю:

Подставим , и в уравнение для координаты:

Подставим найденные и обратно в уравнение:

Выразим координату :

Найдем зависимость скорости от времени (взяв производную):

Максимальная скорость (амплитуда скорости ) достигается при :

Амплитуда колебаний :

Ответ