Zadanie 10.6.4: Pobudzanie sprężyny z częstotliwością rezonansową

Punkty
3 pkt
Dział
Ruch drgający · Drgania tłumione i wymuszone. Rezonans
Trudność
Poziom trudności: średnie
Do dolnego końca pionowej sprężyny przymocowano ciężarek m=0,5 kgm=0{,}5\text{ kg}; drugi koniec sprężyny jest trzymany w dłoni. Sztywność sprężyny wynosi k=200Nmk=200\frac{\text{N}}{\text{m}}. Określ okres pobudzania układu oraz fazę cyklu, w której należy rytmicznie pociągać za górny koniec ku górze, aby uzyskać rezonans i dużą amplitudę. Przyjmij π≈3,14\pi\approx3{,}14.

Odpowiedź i wynik końcowy

Sprężynę należy pociągać co T=0,1π s≈0,31 sT = 0,1\pi\text{ s} \approx 0,31\text{ s}. Impuls siły w górę należy przykładać w chwili, gdy ciężarek znajduje się w dolnym skrajnym położeniu i rozpoczyna ruch ku górze (lub podczas przechodzenia przez położenie równowagi ze zwrotem prędkości w górę).
Ilustracja do zadaniaPionowy oscylator sprężynowy: uchwyt sprężyny o współczynniku k pociągany jest w pionie ku górze okresową siłą F; na dolnym końcu zawieszony jest ciężarek o masie m.Fkmm