Подвешенному на нити шарику сообщили в горизонтальном направлении скорость 1 м/с, после чего он начал совершать затухающие колебания. Через пять полных колебаний энергия системы уменьшилась в 2 раза. Чему равна скорость шарика в этот момент?
Дано:
- Начальная скорость \( v_0 = 1 \, \text{м/с} \).
- Энергия уменьшается в два раза через пять колебаний.
Решение:
Затухающие колебания связаны с тем, что механическая энергия системы постепенно теряется из-за силы трения или других факторов. В данном случае, энергия через 5 колебаний уменьшилась в 2 раза.
Для затухающих колебаний энергия пропорциональна квадрату скорости. Это можно записать как:
\( E_1 = \frac{1}{2}m v_1^2 \quad \text{и} \quad E_2 = \frac{1}{2}m v_2^2 \)
Поскольку энергия уменьшилась в два раза, имеем:
\( E_2 = \frac{E_1}{2} \)
Отсюда:
\( \frac{1}{2}m v_2^2 = \frac{1}{2}m v_1^2 / 2 \)
Сокращаем на массу и на 1/2:
\( v_2^2 = \frac{v_1^2}{2} \)
Подставляем значение начальной скорости \( v_1 = 1 \, \text{м/с} \):
\( v_2^2 = \frac{1^2}{2} = 0.5 \)
Теперь находим скорость \( v_2 \):
\( v_2 = \sqrt{0.5} \approx 0.71 \, \text{м/с} \)
Ответ: \( v_2 \approx 0.71 \, \text{м/с} \).
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 9 класс.
Aвторы:
Гутник Е.М., Иванов А.И., Перышкин И.М.
Задание
Подвешенному на нити шарику сообщили в горизонтальном направлении скорость 1 м/с, после чего он начал совершать затухающие колебания. Через пять полных колебаний энергия системы уменьшилась в 2 раза. Чему равна скорость шарика в этот момент?