Zadanie 10.5.15: Energia oscylatora wyznaczona z wykresu położenia

Punkty
3 pkt
Dział
Ruch drgający · Energia w ruchu harmonicznym
Trudność
Poziom trudności: średnie
Układ masa–sprężyna o masie m=0,2 kgm=0{,}2\text{ kg} wykonuje poziome drgania harmoniczne na torze powietrznym. Zależność położenia od czasu przedstawia wykres: ```chart { "xAxis": { "label": "t [s]\" }, \"yAxis\": { \"label\": \"x [m]\" }, \"lines\": [ {\"x\": 0, \"y\": 0}, {\"x\": 0.5, \"y\": 0.26}, {\"x\": 1.125, \"y\": 0.4}, {\"x\": 1.75, \"y\": 0.26}, {\"x\": 2.25, \"y\": 0}, {\"x\": 2.75, \"y\": -0.26}, {\"x\": 3.375, \"y\": -0.4}, {\"x\": 4.0, \"y\": -0.26}, {\"x\": 4.5, \"y\": 0} ] } ``` Odczytaj z niego amplitudę i okres, a następnie oblicz całkowitą energię mechaniczną oscylatora.

Treść zadania

Układ masa–sprężyna o masie m=0,2 kgm=0{,}2\text{ kg} wykonuje poziome drgania harmoniczne na torze powietrznym. Zależność położenia od czasu przedstawia wykres: ```chart { "xAxis": { "label": "t [s]" }, "yAxis": { "label": "x [m]" }, "lines": [ { "points": [ { "x": 0, "y": 0 }, { "x": 0.5, "y": 0.26 }, { "x": 1.125, "y": 0.4 }, { "x": 1.75, "y": 0.26 }, { "x": 2.25, "y": 0 }, { "x": 2.75, "y": -0.26 }, { "x": 3.375, "y": -0.4 }, { "x": 4, "y": -0.26 }, { "x": 4.5, "y": 0 } ] } ] } ``` Odczytaj z niego amplitudę i okres, a następnie oblicz całkowitą energię mechaniczną oscylatora.

Odpowiedź i wynik końcowy

Ec=0,256π281 J≈0,0312 J=31 mJE_c = \frac{0{,}256\pi^2}{81}\text{ J} \approx 0{,}0312\text{ J} = 31\text{ mJ} (dla π2≈10\pi^2 \approx 10: Ec≈0,0316 J≈0,032 J=32 mJE_c \approx 0{,}0316\text{ J} \approx 0{,}032\text{ J} = 32\text{ mJ})