Правка разделов «Условие», «Решение», «Ответ»

astrosander правка от
правка #15614 предыдущая #15470 ← раньше
@@ -1,41 +1,57 @@
### Условие
−$3.5.5.$ Через ручей переброшена длинная упругая доска. Когда мальчик стоит на ней неподвижно, она прогибается на 0,1 м. Когда же он идет со скоростью
−3,6 км/ч, то доска начинает так раскачиваться, что он падает в воду. Какова
−длина шага мальчика?
+$3.5.5.$ Через ручей переброшена длинная упругая доска. Когда мальчик стоит на ней неподвижно, она прогибается на $0{,}1 \,\text{м}$. Когда же он идет со скоростью $3{,}6 \,\text{км/ч}$, то доска начинает так раскачиваться, что он падает в воду. Какова длина шага мальчика?
−
### Решение
−Условие равновесия мальчика на упругой доске:
−$kx = mg$ $\tag{1}$
+Условие равновесия мальчика на упругой доске:
+\[
+kx = mg \tag{1}
+\]
+где \( k \) — жёсткость доски, \( m \) — масса мальчика, \( x \) — прогиб доски.
−где $k$ - жесткость доски, $m$ - масса мальчика, а $x$ - прогибание доски.
−
Воспользуемся этим уравнением и найдем циклическую частоту собственных колебаний доски:
+\[
+\omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{g}{x}} \tag{2}
+\]
−$w_0$ = $\sqrt{k/m}$ = $\sqrt{x/g}$ $\tag{2}$
−
Тогда частота собственных колебаний доски равна:
+\[
+\nu_0 = \frac{\omega_0}{2\pi} \tag{3}
+\]
−$\nu_0$ = $w0/2\pi $ $\tag{3}$
+Когда мальчик движется по доске, у неё возникают вынужденные колебания. Так как доска раскачивается очень сильно, это свидетельствует о возникновении резонанса.
−Когда мальчик движется по доске, у нее возникают вынужденные колебания. Так как доска раскачивается очень сильно, то это свидетельствует о возникновении резонанса.
+Условие возникновения резонанса:
+\[
+\nu_0 = \nu \tag{4}
+\]
−Условие возникновения резонанса:
+Выразим частоту движения мальчика \(\nu\) через длину шага \(L\):
+\[
+\nu = \frac{v}{L} \tag{5}
+\]
−$\nu_0$ = $\nu $ $\tag{4}$
+Тогда из (4) получаем:
+\[
+\frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{g}{x}} = \frac{v}{L}
+\]
+\[
+L = 2\pi v \sqrt{\frac{x}{g}}
+\]
−Выразим частоту движения мальчика $\nu$ через длину шага $L$:
+Подставим значения:
+\[
+v = 3{,}6 \,\text{км/ч} = 1{,}0 \,\text{м/с}, \quad x = 0{,}1 \,\text{м}, \quad g \approx 9{,}8 \,\text{м/с}^2
+\]
−$\nu$ = $\upsilon / L$ $\tag{5}$
+\[
+L \approx 2\pi \cdot 1{,}0 \cdot \sqrt{\frac{0{,}1}{9{,}8}} \approx 0{,}63 \,\text{м}
+\]
−Тогда из 4-ого уравнения имеем:
−
−$1/2\pi\sqrt{x/g}$ = $\upsilon / L$
−
−$L = 2\pi\upsilon \sqrt{x/g}$ $\approx$ $63 cм$
#### Ответ
−$L = 2\pi\upsilon \sqrt{x/g}$ $\approx$ $63 cм$
+\[
+\boxed{L \approx 63 \,\text{см}}
+\]