Тело массой 50 г, прикрепленное к пружине длиной 30 см, вращается в горизонтальной плоскости. При каком числе оборотов в секунду пружина удлинится на 5 см, если ее жесткость равна 300 Н/м? 1) 1, 3 Гц 2) 2, 7 Гц 3) 3, 9 Гц 4) 4, 7 Гц 5) 5, 2 Гц

Добрый день! Конечно, я могу помочь с решением этой задачи.

Для начала, давайте разберемся, как связаны период колебаний пружины и ее жесткость. Формула связи между периодом колебаний (T) и жесткостью (k) пружины имеет вид:

T = 2π√(m/k),

где m - масса тела, прикрепленного к пружине.

В нашем случае дана жесткость пружины (k) - 300 Н/м, и масса тела (m) - 50 г. Но для дальнейших расчетов удобно перевести массу в килограммы (кг), поэтому 50 г будем считать как 0.05 кг.

Теперь найдем период колебаний пружины с заданной массой:

T = 2π√(0.05/300).

Вычислим значение подкоренного выражения:

√(0.05/300) ≈ √0.0001667 ≈ 0.01291.

Итак, период колебаний:

T ≈ 2π * 0.01291 ≈ 0.08102 сек.

Теперь нужно найти частоту колебаний (f), которая выражается через период колебаний следующей формулой:

f = 1/T.

Подставим найденное значение периода:

f = 1/0.08102 ≈ 12.34 Гц.

Таким образом, мы получили, что при данной массе тела пружина вращается с частотой около 12.34 Гц.

Но в задаче сказано, что пружина удлиняется на 5 см при определенной частоте вращения. Это означает, что удлинение пружины (Δl) связано с квадратом частоты колебаний следующей формулой:

Δl = (2πf)^2 * (m/k).

Мы уже знаем все значения, кроме частоты (f). Подставим их и найдем частоту:

5 = (2π * f)^2 * (0.05/300).

Выразим частоту из этого уравнения:

f = √(5/(4π^2 * 0.05/300)).

Вычислим значение подкоренного выражения:

√(5/(4π^2 * 0.05/300)) ≈ √(5/(4 * 9.87 * 0.05/300)) ≈ √(5/(1.2375)) ≈ √(4.0404) ≈ 2.01.

Итак, получили значение частоты:

f ≈ 2.01 Гц.

На основании этого ответа можно сказать, что пружина удлиняется на 5 см при частоте колебаний около 2.01 Гц.

Теперь остается лишь сравнить полученное значение частоты с вариантами, предложенными в задаче. Из предложенных вариантов ближайшим к 2.01 Гц является вариант 2) 2.7 Гц.

Таким образом, правильный ответ на данный вопрос - 2) 2.7 Гц.