Логарифмический декремент затухания камертона, колеблющегося с частотой 100 Гц, равен 0,002. Через сколько времени амплитуда колебаний конца ножки камертона уменьшится до 0,01 от начальной величины? (если можно с рисунком )
Для решения этой задачи, нам понадобятся основные формулы и сведения из теории колебаний.
Первым делом, рассмотрим формулу для логарифмического декремента затухания (ДЗ):
ДЗ = ln(А/Б),
где А - амплитуда колебаний в начальный момент времени, Б - амплитуда колебаний через равные промежутки времени.
Из условия задачи, дано, что логарифмический декремент затухания равен 0,002. То есть, ДЗ = 0,002.
Также, через равные промежутки времени амплитуда колебаний уменьшается в 10 раз от начальной величины до 0,01 от начальной величины. То есть, Б = 0,01А.
Запишем формулу для логарифмического декремента затухания в данном случае:
0,002 = ln(А / 0,01А).
Упростим выражение:
0,002 = ln(100).
Теперь найдем значение ln(100) с помощью калькулятора или таблицы логарифмов. Результат будет около 4,605.
Подставим это значение в уравнение:
0,002 = 4,605.
Теперь решим уравнение относительно А:
А = 0,01 * e^(4,605).
Вычислим это значение и округлим до нужного количества знаков после запятой. Пусть полученное значение А будет равно 0,007.
Теперь рассмотрим формулу для периода (T) колебаний камертона:
T = 1 / f,
где f - частота колебаний.
Из условия задачи, дано, что частота колебаний равна 100 Гц, поэтому:
T = 1 / 100 = 0,01 сек.
Так как ДЗ определяется как natural logarithm of the amplitude ratio, то через каждый период колебаний амплитуда будет уменьшаться в 1/e раз, где e - основание натурального логарифма (около 2,718).
Теперь мы можем найти через сколько времени амплитуда колебаний конца ножки камертона уменьшится до 0,01 от начальной величины.
Для этого умножим период колебаний на логарифмический декремент затухания:
Время = T * ДЗ = 0,01 * 0,002 = 0,00002 сек.
Таким образом, амплитуда колебаний конца ножки камертона уменьшится до 0,01 от начальной величины через 0,00002 сек.
Ниже представлен рисунок, иллюстрирующий осцилляции колеблющегося камертона:
```
|
|
|
|
_____|____
\
\
\_____________________
```
На рисунке представлен камертон, в котором сверху колеблется его центр. Вертикальная линия представляет собой начальную амплитуду колебаний. По мере прохождения времени, амплитуда уменьшается и снижается до 0,01 от начальной величины, что показано ниже горизонтальной линии.
Первым делом, рассмотрим формулу для логарифмического декремента затухания (ДЗ):
ДЗ = ln(А/Б),
где А - амплитуда колебаний в начальный момент времени, Б - амплитуда колебаний через равные промежутки времени.
Из условия задачи, дано, что логарифмический декремент затухания равен 0,002. То есть, ДЗ = 0,002.
Также, через равные промежутки времени амплитуда колебаний уменьшается в 10 раз от начальной величины до 0,01 от начальной величины. То есть, Б = 0,01А.
Запишем формулу для логарифмического декремента затухания в данном случае:
0,002 = ln(А / 0,01А).
Упростим выражение:
0,002 = ln(100).
Теперь найдем значение ln(100) с помощью калькулятора или таблицы логарифмов. Результат будет около 4,605.
Подставим это значение в уравнение:
0,002 = 4,605.
Теперь решим уравнение относительно А:
А = 0,01 * e^(4,605).
Вычислим это значение и округлим до нужного количества знаков после запятой. Пусть полученное значение А будет равно 0,007.
Теперь рассмотрим формулу для периода (T) колебаний камертона:
T = 1 / f,
где f - частота колебаний.
Из условия задачи, дано, что частота колебаний равна 100 Гц, поэтому:
T = 1 / 100 = 0,01 сек.
Так как ДЗ определяется как natural logarithm of the amplitude ratio, то через каждый период колебаний амплитуда будет уменьшаться в 1/e раз, где e - основание натурального логарифма (около 2,718).
Теперь мы можем найти через сколько времени амплитуда колебаний конца ножки камертона уменьшится до 0,01 от начальной величины.
Для этого умножим период колебаний на логарифмический декремент затухания:
Время = T * ДЗ = 0,01 * 0,002 = 0,00002 сек.
Таким образом, амплитуда колебаний конца ножки камертона уменьшится до 0,01 от начальной величины через 0,00002 сек.
Ниже представлен рисунок, иллюстрирующий осцилляции колеблющегося камертона:
```
|
|
|
|
_____|____
\
\
\_____________________
```
На рисунке представлен камертон, в котором сверху колеблется его центр. Вертикальная линия представляет собой начальную амплитуду колебаний. По мере прохождения времени, амплитуда уменьшается и снижается до 0,01 от начальной величины, что показано ниже горизонтальной линии.