บทที่ 8 · การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
Problem 8.20
หัวข้อ: การเคลื่อนที่ของวัตถุติดสปริง (Motion of an Object Attached to a Spring)
\(\therefore |a| = 15.7 m/s^{2} \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
a) พิจารณาที่ตำแหน่งสมดุลของวัตถุ
จาก \(ΣF_{y}= ma_{y}\)
\(kx - mg = 0\)
\(k =\frac{mg}{x}\)
จาก \(T = 2π\sqrt{\frac{m}{k}}\)
\(T = 2\pi \sqrt{\frac{mx}{mg}}\)
\(T = 2\pi \frac{x}{g}= 2\pi \sqrt{\frac{2.50 cm}{9.80 m/s^{2}}}= 0.317 s \;\blacksquare\)
b) จาก \(v_{\max}= \omega _{0}A =\frac{2\pi A}{T}=\frac{2\pi (5.00 cm)}{0.317 s}= 0.990 m/s \;\blacksquare\)
c) จาก \(a_{\max}= \omega _{0}^{2}A =\frac{4\pi ^{2}A}{T^{2}}=\frac{4\pi ^{2}(5.00 cm)}{(0.317 s )^{2}}= 19.6 m/s^{2} \;\blacksquare\)
d) จาก \(v = ω_{0}\sqrt{A^{2} - x^{2}}\)
\(v =\frac{2\pi}{T}\sqrt{A^{2} - x^{2}}\)
\(v =\frac{2\pi}{0.317 s}\sqrt{(5.00 cm)^{2} - (4.00 cm)^{2}}\)
\(v = 0.595 m/s \;\blacksquare\)
e) จาก \(a = -ω_{0}^{2}x\)
\(a = -(\frac{2\pi}{T})^{2}x\)
\(a = -(\frac{2\pi}{0.317 s})^{2}(4.00 cm)\)
\(a = -15.7 m/s^{2}\)
\(\therefore |a| = 15.7 m/s^{2} \;\blacksquare\)