Контрольные вопросы

1. Вывод уравнения гармонических колебаний для случая малых горизонтальных колебаний груза на пружине.

2. Запишите законы изменения во времени следующих параметров колебательного движения: смещения из положения равновесия, скорости и ускорения материальной частицы.

3. Как изменяется во времени энергия колеблющейся частицы? Как в этих зависимостях находит отражение закон сохранения полной механической энергии?

4. Вывод уравнения затухающих колебаний. Как соотносятся между собой периоды собственных затухающих и незатухающих колебаний? Почему затухающие колебания материальной частицы не являются гармоническими?

5. Дайте определение коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания и добротности колебательной системы.

6. Дайте определение параметров напряженного состояния твердого тела: относительной деформации, модуля Юнга и коэффициента упругости. Сформулируйте закон Гука для твердого тела, находящегося в напряженном состоянии.

Задания для отчета по лабораторной работе

1. К вертикальной проволоке длиной L = 5 м и площадью поперечного сечения S = 2 мм² подвешен груз массой m = 5,1 кг. В результате проволока удлинилась на x = 0,6 мм. Найти модуль упругости (модуль Юнга) материала проволоки.

2. К стальному стержню длиной L = 3 м и диаметром

d = 2 см подвешен груз массой m = 2,5 10³ кг. Определить напряжение σ в стержне. Модуль Юнга стали E = 220 ГПа

(ГПа – ГигаПаскаль).

3. По условиям предыдущей задачи определить относительное ε и абсолютное удлинение x стержня.

4. Проволока длиной l = 2 м и диаметром d = 1 мм натянута практически горизонтально. Когда к середине проволоки подвесили груз массой m = 1 кг, проволока растянулась настолько, что точка подвеса опустилась на h = 4 см. Определить модуль Юнга E материала проволоки.

5. Тонкий стержень одним концом закреплен, к другому концу приложен момент силы M = 1 кН м. Определить угол φ закручивания стержня, если постоянная кручения

C = 120 кН м /рад.

6. Коэффициент линейного теплового расширения стали равен 12 10^-6 К^-1, модуль Юнга E =220 ГПа (ГигаПаскаль). Какое давление p необходимо приложить к торцам стального цилиндра, чтобы длина его оставалась неизменной при повышении температуры на 100°С.

7. Стальной канат диаметром 9 мм может выдержать вес неподвижной кабины лифта. Какой диаметр должен иметь канат, если кабина лифта может иметь ускорение до 8 g.

8. Насколько вытягивается стержень из железа (модуль

Юнга Е=220 ГПа), подвешенный за один конец под действием собственного веса?

9. По условиям предыдущей задачи определить, насколько меняется объем стержня.

10. Какую работу A надо совершить, чтобы растянуть на x = 1 мм стальной стержень (E = 220 ГПа) длиной l = 1 м и площадью поперечного сечения S = 1 см².

11. Точка совершает колебания с частотой ω и коэффициентом затухания β. Найти амплитуду скорости точки как функцию времени, если в момент t = 0 амплитуда ее смещения равна a₀.

12. По условиям предыдущей задачи найти амплитуду скорости точки как функцию времени, если в момент t = 0 смещение x(0) = 0 и проекция скорости v_x = v₀.

13. Математический маятник совершает колебания в среде, для которой логарифмический декремент затухания θ₀ = 1,5. Каким будет значение θ, если сопротивление среды увеличить в

n = 2 раза?

14. По условиям предыдущей задачи определить, во сколько раз следует увеличить сопротивление среды, чтобы колебания стали невозможны?

15. К пружине подвесили груз, и она растянулась на

Δx = 9,8 см. Логарифмический декремент затухания θ = 3,1.С каким периодом будет колебаться груз в вертикальном направлении?

16. Амплитуда затухающих колебаний маятника за время

t₁ = 5 мин уменьшилась в два раза. За какое время t₂ , считая от начального момента, амплитуда уменьшится в восемь раз?

17. За время t = 8 мин амплитуда затухающих колебаний маятника уменьшилась в три раза. Определить коэффициент затухания β.

18. Логарифмический декремент затухания колебаний маятника равен 0,003. Определить число N полных колебаний, которые должен сделать маятник, чтобы амплитуда уменьшилась в два раза?

19. Амплитуда колебаний маятника длиной l = 1 м за время t = 10 мин уменьшилась в два раза. Определить логарифмический декремент затухания β.

20. Определить период T затухающих колебаний, если период T₀ собственных колебаний системы равен 1 с и логарифмический декремент θ = 0,628.

Приложение I

Коэффициенты Стьюдента (при α = 0,95)

п	2	3	4	5	6	7	8	9	10	20	∞
τ(α,n)	12,7	4,3	3,2	2,8	2,6	2,4	2,4	2,3	2,3	2,1	2

Приложение II