30. тонкий однородный стержень длиной 1, 2 м и массой 300 г, расположенный вертикально, может вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через верхний конец, перпендикулярно стержню. стержень отклоняют от вертикальной оси на угол 60° и отпускают. с какой угловой скоростью стержень будет проходить положение равновесия?

По закону сохранения энергии J*w^2/2=m*g*h
w=sqrt(2*m*g*h/J) (1)  J=m*L^2/3 (2)   h=L*(1-cosa)(3)
Подставим 2 и 3 в 1:
w=sqrt(6*g*(1-cosa)/L)=sqrt(6*10*(1-0,5)/1,2)=5 рад/с

Дано:
м
кг

°
Решение:



По закону сохранения энергии:




ответ: 2,9 рад/c
Рисунок:

Пусть первоначально пружина находится в равновесии и её нижний конец имеет координату x=0. Направим координатную ось ОХ вертикально вниз. Теперь подвесим к нижнему концу груз массой m, под действием которого пружина растянется и её нижний конец будет иметь координату x≠0. На груз действуют сила тяжести F1=m*g и противоположно направленная ей сила упругости F2=-k*x (знак минус взят потому, что сила упругости направлена противоположно направлению оси ОХ). Если груз неподвижен, то это означает, что F1=F2, откуда и вытекает равенство m*g=-k*x.

Рассмотрим теперь процесс колебаний груза на пружине. После прохождения нижней точки идёт вверх, проходит положение равновесия  и останавливается в верхней точке с координатой x<0. Теперь сила упругости положительна и направлена в одну сторону с силой тяжести, то есть по направлению оси ОХ.

Пусть первоначально пружина находится в равновесии и её нижний конец имеет координату x=0. Направим координатную ось ОХ вертикально вниз. Теперь подвесим к нижнему концу груз массой m, под действием которого пружина растянется и её нижний конец будет иметь координату x≠0. На груз действуют сила тяжести F1=m*g и противоположно направленная ей сила упругости F2=-k*x (знак минус взят потому, что сила упругости направлена противоположно направлению оси ОХ). Если груз неподвижен, то это означает, что F1=F2, откуда и вытекает равенство m*g=-k*x.

Рассмотрим теперь процесс колебаний груза на пружине. После прохождения нижней точки идёт вверх, проходит положение равновесия  и останавливается в верхней точке с координатой x<0. Теперь сила упругости положительна и направлена в одну сторону с силой тяжести, то есть по направлению оси ОХ.