Zadanie 10.6.3: Wykorzystanie rezonansu mechanicznego do rozkołysania ugrzęźniętego pojazdu

Punkty
2 pkt
Dział
Ruch drgający · Drgania tłumione i wymuszone. Rezonans
Trudność
Poziom trudności: łatwe

Treść zadania

Podczas jazdy w trudnym terenie samochód wpadł kołami w głębokie wyżłobienie i z powodu utraty przyczepności nie może samodzielnie wyjechać. Wyjaśnij, w jaki sposób załoga pojazdu może wykorzystać zjawisko rezonansu mechanicznego (tzw. technikę rozkołysania samochodu), aby wydostać go z zagłębienia. W odpowiedzi określ: 1. z jaką częstotliwością należy cyklicznie przykładać siłę popychającą, 2. w jakiej fazie ruchu (w którym kierunku) należy działać na pojazd, 3. jaki jest fizyczny skutek takiego postępowania.

Odpowiedź i wynik końcowy

Należy cyklicznie przykładać siłę z częstotliwością równą częstotliwości drgań własnych samochodu (fwym=f0f_{\text{wym}} = f_0). Siłę należy przykładać zgodnie ze zwrotem chwilowej prędkości pojazdu (w fazie z ruchem kołysania). Skutkiem rezonansu jest kumulacja energii i systematyczny wzrost amplitudy drgań (wysokości wzniesienia), co pozwala kołom pokonać krawędź zagłębienia.