1/IV Cząstka wykonuje drgania harmoniczne. W odległości x1 i x2 od położenia równowagi jej prędkości wynoszą v1 i v2 (x2>x1 i v1>v2). Znaleźć amplitudę i częstość kołową drgań.

Wychylenie i prędkość w ruchu harmonicznym wyrażają wzory:

0x01 graphic

związek między x i v

0x01 graphic

0x01 graphic

2/IV obliczyć okres małych drgań wahadła matematycznego o długości l=20cm. Kulka wahadła zanurzona jest w idealnej cieczy o gęstości 3 razy mniejszej od gęstości kulki.

0x01 graphic

3/IV jaki jest stosunek energii kinetycznej punktu drgającego harmonicznie do jego energii potencjalnej w chwilach czasu 0x01 graphic
(T-okres drgań). Faza początkowa drgania równa się zero.

0x01 graphic

4/IV na gładkiej powierzchni znajduje się ciało o masie M. zamocowane do poziomo ustawionej sprężyny o masie m. i współczynniku sprężystości k. Sprężyna drugim końcem przymocowana jest do pionowej ściany. Obliczyć okres małych drgań.

Faza (ωt+φ) jest równa dla wszystkich punktów sprężyny i klocka. Różna jest natomiast amplituda A.

0x01 graphic

obliczamy energie ruchu harmonicznego dla elementu dx

0x01 graphic

5/IV znaleźć okres drgań półkuli o promieniu R względem osi leżącej w środku płaskiej części i prostopadłej do promienia kuli.

Podzielimy półkulę na bardzo cienkie warstewki będące walcami o promieniu x i wysokości dy. Oś y układu współrzędnych przechodzi przez środki tych walców.

Masa pojedynczej warstewki wynosi:

0x01 graphic

środek masy rozpatrywanej bryły można wyznaczyć z:

S(x0,y0,z0)

0x01 graphic

0x01 graphic

moment bezwładności kuli

0x01 graphic

po scałkowaniu

0x01 graphic

układ stanowi wahadło fizyczne o okresie:

0x01 graphic

6/IV Na szalkę o masie M zawieszoną na sprężynie o współczynniku sprężystości k z wysokości h spada ciężarek o masie m i pozostaje na niej, wskutek czego szalka wraz z ciężarkiem zaczyna drgać ruchem harmonicznym. Znaleźć amplitudę tych drgań. Rozpatrzyć też przypadek, gdy masę szalki zaniedbujemy.

W przypadku, gdy szalka jest nieważka, wystarczy skorzystać z zasady zach. Energii. Jeśli oznaczyć przez d - dynamiczne odkształcenie sprężyny to mamy:

0x01 graphic

w celu otrzymania A drgań należy od d odjąć statyczne odkształcenie sprężyny s (gdyż położenie równowagi szalki obciążonej znajduje się o s niżej szalki nieobciążonej)

odkształcenie statyczne 0x01 graphic

poszukiwanie amplitudy drgań szalki z ciężarkiem oraz jej okres

0x01 graphic

w przypadku o masie m należy skorzystać z zasady zachowania pędu, gdyż zderzenia są niesprężyste.

Jeśli oznaczyć prędkość odważnika w chwili uderzenia o szalkę 0x01 graphic
to na podstawie tej zasady:

0x01 graphic

po zderzeniu można skorzystać z zasady zachowania energii mech.

0x01 graphic

0x01 graphic
- odkształcenie sprężyny pod ciężarem szalki

dynamiczne odkształcenie sprężyny wynosi:

0x01 graphic

poszukiwana amplituda drgań i okres

0x01 graphic

7/IV Aerometr w kształcie walca o powierzchni przekroju S i masie m. jest zanurzony w dwóch niemieszających się cieczach o gęstościach ρ1 i ρ2 w taki sposób, że w stanie równowagi w każdej cieczy znajduje się połowa aerometru. Obliczyć okres drgań aerometru.

W stanie równowagi: x=0

FW11ρsa

FW22ρsa

Z prawa Archimedesa

Fw=ρρV

Fw=Fw1+FW2

Fw1ρsa+ ρ2ρsa

II zasada Newtona

mg= ρ1ρsa+ ρ2ρsa

mg=saρ(ρ1+ ρ2)=0

w pozycji wychylenia

0x01 graphic

0x01 graphic

8/IV na trzech nieważkich gumkach o stałych sprężystości k1,k2,k3, połączonych jak na rysunku wisi ciężarek o masie m. ciężarek wytrącono z położenia równowagi tak, iż drga ruchem harmonicznym w kierunku pionowym. Obliczyć okres tych drgań.

Gumki połączone równolegle: k2,3=k2+k3

Gumki połączone szeregowo

0x01 graphic