Для связи в whatsapp +905441085890

Математический маятник подвешен внутри вагона

Задача №59.

Математический маятник подвешен внутри вагона, движущегося по прямолинейным рельсам с постоянным ускорением . Определить период колебаний маятника, предполагая, что нить, на которой подвешен маятник, нерастяжима и имеет длину (рис. 62).

Решение:

Маятник совершает колебания относительно системы отсчета, связанной с движущимся вагоном. При изучении движения относительно такой системы к действующим силам необходимо добавить силы инерции Кориолиса. Подвижная система, связанная с вагоном, движется поступательно, а потому сила Кориолиса от добавочного ускорения будет равна нулю. Сила Кориолиса от переносного ускорения будет равна , так как система движется с ускорением. Добавляя силу Кориолиса к силе тяжести , получим результирующую силу , действующую на точку в подвижной системе отсчета, величина которой определяется равенством

а направление ее составляет угол с вертикалью. Величина угла определяется равенством

Нетрудно видеть, что в рассматриваемой системе координат на точку действует постоянная по величине и по направлению сила . Ранее мы видели, что под действием такой силы маятник совершает колебательное движение около положения равновесия, в котором направление нити совпадает с направлением силы, а период колебаний определяется формулой

где — ускорение, сообщаемое силой свободной материальной точке. В нашем случае это ускорение , поэтому искомый период

Задача взята со страницы подробного решения задач по всем темам теоретической механики:

Решение задач по теоретической механике

Возможно эти дополнительные задачи вам будут полезны:

Задача №57. По лемнискате, уравнение которой , скользит вниз от вершины весомая материальная точка , начиная движение без начальной скорости. Определить время движения до точки в зависимости от угла при отсутствии трения.
Задача №58. Точка вынуждена оставаться на параболе и движется по этой параболе без воздействия внешних сил, находясь в начальный момент в положении и имея начальную скорость , направленную к вершине параболы. Через сколько времени точка достигнет вершины параболы?
Задача №60. Прямолинейная трубка вращается в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси с постоянной угловой скоростью . В трубке находится тяжелый шарик массы , прикрепленный к пружине, другой конец которой закреплен в точке . Найти закон движения шарика относительно трубки, считая упругую силу пружины пропорциональной ее удлинению с коэффициентом пропорциональности . В начальный момент трубка горизонтальна, а относительная скорость шарика равна нулю. Пружина в начальный момент имеет естественную длину . Рассмотреть случай.
Задача №61. Окружность радиуса , плоскость которой вертикальна, вращается вокруг своего вертикального неподвижного диаметра с постоянной по величине угловой скоростью . По окружности может свободно скользить тяжелая материальная точка массы . Определить положение относительного равновесия материальной точки и найти период малых колебаний точки около положения устойчивого равновесия.