Шарик массой m = 0,1 кг на нити длиной L = 0,4 м раскачивают так, что каждый раз, когда шарик проходит положение равновесия, на него в течение короткого промежутка времени t = 0,01 с действует сила F = 0,1 Н, направленная параллельно скорости. Через сколько полных колебаний шарик на нити отклонится на 60°?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для нахождения ответа на этот вопрос, сначала нужно разобраться в движении шарика на нити под действием силы, действующей каждый раз, когда шарик проходит положение равновесия.

Поскольку сила направлена параллельно скорости, то она не совершает работу, и полная механическая энергия системы остается постоянной.

Можно записать это условие как T + U = const, где T - кинетическая энергия шарика, а U - потенциальная энергия в положении равновесия.

Кинетическая энергия шарика определяется как T = (1/2)mv^2, где v - скорость шарика.

Потенциальная энергия в положении равновесия равна U = mgh, где h - высота положения равновесия.

Так как сила действует на шарик в течение короткого промежутка времени t = 0,01 с, то можно использовать импульс-метод для определения скорости изменения импульса.

Далее, можно рассчитать, через сколько времени шарик отклонится на 60° и сколько полных колебаний это будет.

Дополнительно можно использовать законы сохранения энергии и импульса, а также выразить величину амплитуды колебаний.