2014-05-30
На середине сильно натянутой невесомой упругой струны длиной l укреплен маленький шарик массой m. Найдите период малых вертикальных колебаний шарика около положения равновесия, если
натяжение струны F намного больше mg, так что действием силы
тяжести можно пренебречь.
Решение:
На (рис,) показаны силы натяжения струны $\bar{F}$, действующие на шарик А, отклоненный на расстояние $\delta x$ от положения равновесия. Величину их равнодействующей $\bar{F}_{\sigma}$ нетрудно
найти, рассматривая подобные треугольники $ABC$ и $AB^{\prime }C^{\prime}$.
$F_{\sigma}=4F \delta x /l$.
Сила $F_{\sigma}$ прямо пропорциональна смещению $\delta x$, коэффициент пропорциональности равен $k = 4F/l$. Такая сила приводит к гармоническим колебаниям с периодом
$T=2 \pi \sqrt{m/k}= \pi \sqrt{ml/F}$.