За какую часть периода частица, совершающая гармонические колебания, проходит первую половину пути от среднего положения до крайнего и вторую половину этого пути?
от

1 Ответ

Дано:  
- Частица совершает гармонические колебания.

Найти:  
- За какую часть периода частица проходит первую половину пути от среднего положения до крайнего и вторую половину этого пути.

Решение:  

1. Рассмотрим путь, который проходит частица в гармонических колебаниях.

2. Пусть амплитуда колебаний равна A. Полный путь от среднего положения до крайнего положения (в одну сторону) равен A. Первая половина пути будет равна A/2, а вторая половина пути также равна A/2.

3. Уравнение для смещения в гармонических колебаниях:  
x(t) = A * cos(ωt), где ω - угловая частота.

4. Для первой половины пути:  
Необходимо найти время t1, при котором смещение будет равно A/2.

5. Подставляем:  
A/2 = A * cos(ωt1)  
1/2 = cos(ωt1)  
ωt1 = arccos(1/2).

6. Значение arccos(1/2) равно π/3 радиан.

7. Получаем:  
ωt1 = π/3  
t1 = (π/3) / ω.

8. Период T связан с угловой частотой ω следующим образом:  
ω = 2π/T, следовательно:  
t1 = (π/3) / (2π/T) = T/6.

9. Таким образом, частица проходит первую половину пути за T/6.

10. Для второй половины пути необходимо рассмотреть путь от A/2 до A.

11. В этом случае:  
A = A * cos(ωt2)  
1 = cos(ωt2)  
ωt2 = 0.

12. Получаем:  
t2 = 0 (в момент времени t2 частица достигает крайнего положения).

13. Теперь находим время, за которое частица пройдет от A/2 до A. Временной интервал от T/6 до T/2 (в момент времени, когда частица достигает A).

14. Следовательно, второй половине пути соответствует временной интервал:  
t2 - t1 = T/2 - T/6 = (3T/6 - T/6) = 2T/6 = T/3.

Ответ:  
Частица проходит первую половину пути за T/6, а вторую половину пути за T/3.
от