§ 1-1. Уравнение гармонических колебаний
Пример решения задачи
За какую часть периода тело, совершающее гармонические колебания, проходит расстояние: а) от положения равновесия до максимального смещения; б) первую половину этого расстояния; в) вторую половину этого расстояния?
Решение:
Координата x тела, совершающего гармонические колебания, определяется соотношением:
.
Здесь A — амплитуда колебаний, t — время, отчитываемое с момента прохождения положения равновесия, T — период колебаний, — начальная фаза.
Пусть тело находится в положении равновесия в начальный момент времени , тогда и .
а) Промежуток времени , необходимый телу для прохождения расстояния из среднего положения в крайнее , определяется из уравнения:
Наименьшее значение , при котором выполняется это равенство, получается при
Откуда искомый промежуток времени:
б) Промежуток времени , необходимый для прохождения первой половины этого расстояния , определяется из уравнения:
.
Откуда:
в) Промежуток времени , необходимый для прохождения второй половины этого расстояния, определяется из соотношения:
Ответ: а) , б) , в) . Таким образом, для прохождения первой половины расстояния тело затрачивает в 2 раза меньше времени, чем для прохождения второй половины.