Logo
Logo

1C-2008

1  2.00 Найдите период малых радиально симметричных колебаний кольца, состоящего из $n$ одинаковых коротких невесомых пружинок жёсткостью $k$, соединяющих $n$ точечных масс $m$ (см. рисунок).

Кинетическая энергия колебаний
$$
E_{k}=n\frac{mv^{2}}{2}=n\frac{mx^{'2}}{2}=\frac{\alpha x^{'2}}{2}, \text{ где } \alpha=nm.
$$Потенциальная энергия колебаний
$$
E_{p}=\frac{(k/n)(\Delta l)^{2}}{2}=\frac{(k/n)(2\pi x)^{2}}{2}=\frac{(4\pi^{2}k/n)\cdot x^{2}}{2}=\frac{\beta x^{2}}{2},
$$где $\beta = 4\pi ^{2}k/n$. Циклическая частота
$$
\omega^{2}=\beta/\alpha=4\pi^{2}k/n^{2}m.
$$Период колебаний
$$
T=2\pi/\omega=n\sqrt{m/k}.
$$

Ответ: $$
T=n\sqrt{m/k}.
$$