Ответ:
Привет! Давай разберём эту задачу вместе. Нам нужно найти жёсткость пружины, зная массу груза и частоту его колебаний.
Дано:
- Масса груза, m = 100 г
- Частота колебаний, ν = 2 Гц
Найти:
- Жесткость пружины, k
Решение:
- Переведём массу в килограммы:
В физике принято работать с единицами СИ, поэтому 100 грамм нужно перевести в килограммы. В 1 килограмме 1000 грамм, так что:
m = 100 г = 100 / 1000 кг = 0.1 кг
- Вспомним формулу для периода колебаний пружинного маятника:
Период (T) – это время одного полного колебания. Он связан с массой (m) и жёсткостью (k) пружины следующей формулой:
T = 2π√(m/k)
- Свяжем период и частоту:
Частота (ν) – это количество колебаний в единицу времени. Она связана с периодом формулой:
ν = 1 / T
Отсюда, период T = 1 / ν.
- Подставим выражение для T в формулу периода:
Теперь мы можем записать:
1 / ν = 2π√(m/k)
- Выразим жёсткость (k):
Чтобы найти k, нужно преобразовать формулу. Сначала возведём обе части в квадрат:
(1 / ν)² = (2π)² (m/k)
1 / ν² = 4π² (m/k)
Теперь выразим k:
k = 4π² m ν²
- Подставим числовые значения и посчитаем:
Теперь подставляем наши значения:
k = 4 * π² * 0.1 кг * (2 Гц)²
k = 4 * π² * 0.1 * 4
k = 1.6 * π²
Если взять π ≈ 3.14, то π² ≈ 9.86.
k ≈ 1.6 * 9.86 ≈ 15.78 Н/м
Ответ: Жесткость пружины составляет приблизительно 15.78 Н/м.
