4. Пружинный маятник совершает гармонические колебания с периодом T1=0,4 с. Масса его груза m1=1 кг. В какой-то момент к грузу пружинного маятника жестко прикрепили дополнительный груз массой m2=3кг. Вычислить период колебаний пружинного маятника после присоединения дополнительного груза.
ответ: 39 кДж
Объяснение:
Данные: l (длина стальной балки) = 5 м; S (поперечное сечение стальной балки) = 100 см2 = 0,01 м2; h (высота, на которую башенный кран поднял стальную балку) = 10 м.
Справочные данные: ρ (средняя плотность стали) = 7800 кг/м3; g (ускорение свободного падения) = 10 м/с2.
Полезная работа, которую совершил башенный кран, будет равна изменению потенциальной энергии стальной балки: А = Еп = m * g * h = ρ * V * g * h = ρ * l * S * g * h.
Расчет: А = 7800 * 5 * 0,01 * 10 * 10 = 39000 Дж или 39 кДж.
Теперь нам надо записать 2 закон Ньютона в векторном виде: →
→ → → → →
Fтяг+Fтр+mg+N=ma, теперь нам надо найти проекции этих сил на координатные оси ОХ: Fтяг-Fтр - mg sinα=ma (сила трения имеет отрицательную проекцию, тк. она направлена "против" оси ОХ, mg отрицательна т.к. идем от начала проекции к концу против направления оси, а если опустить перпендикуляр из конца вектора на ОХ то получим, что угол 30 будет лежать напротив проекции, т.е сам вектор при этом будет равен mg sinα)
Теперь аналогично находим проекции всех векторов на ОУ: 0+0-mg cosα+N=0 отсюда находим, что N=mg cosα, вспоминаем, что Fтр=μN=μ mg cosα, осталось все собрать в кучу, получаем: Fтяг- μ mg cosα - mg sinα=ma отсюда a=(Fтяг -μ mg cosα -mg sinα)/m=(7000-0,1*1000*10*√3/2 - 1000*10*1/2)/1000=(6150-5000)/1000=1150/1000=1,15 м/с.кв.