Почему амплитуда колебаний уменьшается при колебании груза массой 200 г на пружине с жесткостью 100 Н/м, как показано

Марк_8164

69

Амплитуда колебаний уменьшается при колебании груза на пружине с жесткостью 100 Н/м и массой 200 г из-за действия механической силы. Прикладываемая механическая сила восстанавливает пружину к положению равновесия и противодействует движению груза. Чем дальше груз отклоняется от положения равновесия, тем сильнее сила возвращающаяся к положению равновесия действует на груз.

График 5.20 показывает, что амплитуда колебаний уменьшается по мере времени. Это происходит потому, что чем больше груз отклоняется от положения равновесия, тем больше механическая сила, восстанавливающая пружину к положению равновесия. Сила прямо пропорциональна отклонению груза от положения равновесия.

Величина механической силы, действующей на груз, можно рассчитать с помощью закона Гука, который утверждает, что сила, действующая на пружину, пропорциональна ее жесткости и отклонению груза от положения равновесия.

Формула для расчета силы, действующей на груз, выглядит следующим образом:

\[ F = -kx \]

где:
- F - механическая сила, действующая на груз,
- k - жесткость пружины (в данном случае 100 Н/м),
- x - отклонение груза от положения равновесия.

Для нахождения величины механической силы, сначала мы должны найти отклонение груза от положения равновесия на графике 5.20. Затем мы можем использовать это значение в формуле, чтобы получить результат.

Теперь приступим к решению задачи. Для нахождения отклонения груза от положения равновесия на графике 5.20 мы должны использовать максимальное значение амплитуды колебаний. По графику видно, что амплитуда колебаний равна 5 см, или 0.05 м.

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ F = -kx = -(100 \, Н/м)(0.05 \, м) \]

Выполняя вычисления, получаем:

\[ F = -5 \, Н \]

Таким образом, величина механической силы, действующей на груз, составляет -5 Н. Отрицательное значение указывает на то, что сила направлена в противоположную сторону от положения равновесия, что соответствует уменьшению амплитуды колебаний.