Решение на момент правки #22262 от , автор emixter. Это не текущая версия.

Условие

11.5.23∗. Медное кольцо радиуса и массы висит на нити, совершая малые крутильные колебания с периодом . Индуктивность кольца . Как изменится период колебаний кольца, если его поместить в горизонтальное однородное магнитное поле индукции , параллельное плоскости кольца в положении равновесия? Момент инерции кольца относительно оси, проходящей по диаметру, равен . Сопротивлением кольца пренебречь.

К задаче $11.5.23$

Решение

Период колебаний обычного крутильного маятника при малой амплитуде равен:

Где - крутильная жесткость нити, выразим ее:

Так как в начальный момент времени кольцо находится в положении равновесия и магнитное поле параллельно плоскости кольца, то поток магнитного поля через кольцо равно 0. Кольцо у нас сверхпроводимое, тогда по закону электромагнитной индукции полный магнитный поток, пронизывающий контур кольца, должен оставаться неизменным, то есть равным 0.

Пусть кольцо повернулось вокруг оси подвеса на малый угол , тогда внешний магнитный поток через контур составит:

Для компенсации этого изменения в кольце возникает индукционный ток , создающий собственный поток . Из условия неизменности полного потока:

Момент действующий на рамку со стороны магнитного поля равен:

где - магнитный момент рамки.

Подставим силу тока:

Составим уравнение колебаний по 2ЗН для вращательного движения:

Период по аналогии с обычными колебаниями, после преобразований:

Ответ